Año 32 Nº 125 Primer trimestre 2012

S EGURIDAD y Medio Ambiente

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EGURIDAD y Medio Ambiente Año 32 Nº 125 Primer trimestre 2012

Prevención laboral mediante tecnologías inalámbricas ●

Análisis estadístico y predicción de incendios ● Normativa ambiental en la reparación

de vehículos ● Optimización energética y degradación catalítica de materiales plásticos

Editorial

S

EGURIDAD y Medio Ambiente

Prevención laboral mediante tecnologías inalámbricas ●

Análisis estadístico y predicción de incendios ● Normativa ambiental en la reparación

de vehículos ● Optimización energética y degradación catalítica de materiales plásticos

Ilustración de portada: Illustration stock

Año 32 Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE Revista de FUNDACIÓN MAPFRE Antigua revista MAPFRE SEGURIDAD Dirección, redacción, publicidad y edición: FUNDACIÓN MAPFRE Instituto de Prevención, Salud y Medio Ambiente Paseo de Recoletos, 23. 28004 Madrid Tel.: 915 812 025. Fax: 915 816 070 e-mail: [email protected] www.seguridadymedioambiente.com Director: Antonio Guzmán Córdoba Coordinador: Óscar Picazo Ruiz Consejo de Redacción: José Manuel Álvarez Zárate, Fernando Camarero Rodríguez, Antonio Cirujano González, Luz García Cajete, Eduardo García Mozos, Ignacio Juárez Pérez, Julián Labrador San Romualdo, Raquel Manjón Cembellín, Miguel Ángel Martín Sánchez, Yolanda Mingueza Sebastián, Beatriz Ramos Alonso, Marisol Revilla Guzmán, Juan Satrústegui Marcos, Pedro Soria García-Ramos. Diseño y realización: Consultores de Comunicación y Marketing del Siglo XXI S.L. COMARK XXI [email protected] Imprime: C.G.A. Fotomecánica: Lumimar Publicación Trimestral: 4 números al año Depósito legal: TO-0163-2008 ISSN: 1888-5438

FUNDACIÓN MAPFRE no se hace responsable del contenido de ningún artículo, y el hecho de que patrocine su difusión no implica conformidad con los trabajos expuestos en estas páginas. Está autorizada la reproducción de artículos y noticias, previa notificación a FUNDACIÓN MAPFRE y citando su procedencia.

SICUR: una feria consolidada Entre el 28 de febrero y el 2 de marzo de 2012 se ha celebrado la decimoctava edición de SICUR, Salón Internacional de la Seguridad, que reunió la oferta de 1.233 empresas –524 de participación directa– y recibió la visita de 38.840 profesionales. La presencia internacional ha supuesto un 35% del total de la feria, con la presencia directa de empresas de 21 países. Estos datos, si bien registran un ligero descenso con respecto a ediciones anteriores, confirman la fortaleza de SICUR, que se mantiene como una de las ferias de mayor relevancia en el ámbito de la seguridad. Dentro del marco de la feria, y como miem-

Las cifras de accidentalidad no laboral alcanzan cotas seis veces superiores a las de los accidentes laborales y más del doble de las registradas en accidentes de tráfico

bro del comité organizador, el Instituto de Prevención, Salud y Medio Ambiente de

año 2011, en las que se aprecia una dismi-

FUNDACIÓN MAPFRE participó con un

nución de alrededor de un 12% en el nú-

stand a través del que más de 2.500 profe-

mero de accidentes, tanto con baja como in

sionales pudieron conocer nuestras activi-

itínere. Los índices de incidencia mantie-

dades, mostrando especial interés en las

nen su tendencia descendente, si bien esto

campañas de prevención de accidentes e

no solo es debido a las políticas de preven-

incendios dirigidas a población infantil, y

ción de accidentes, sino también posible-

la formación online.

mente al descenso de la actividad econó-

Asimismo, FUNDACIÓN MAPFRE organizó la jornada «Evolución de los acciden-

mica; en cualquier caso, esta menor siniestralidad es siempre una buena noticia.

tes no laborales en la sociedad», cuyo obje-

Cabe resaltar que en 2012 tocan a su fin

tivo fue debatir sobre las cifras de acciden-

las estrategias europea y española en segu-

talidad no laboral, que alcanzan cotas seis

ridad y salud en el trabajo 2007-2012, mo-

veces superiores a las de los accidentes la-

tivo por el que este año debería ser muy ac-

borales y más del doble de las registradas

tivo en cuanto al análisis de resultados ob-

en accidentes de tráfico, pero que a pesar

tenidos y al planteamiento de nuevos objetivos

de ello tienen menor repercusión en los me-

para la siguiente estrategia a cinco años,

dios de comunicación.

que se espera que nacerá con un enfoque

En relación con las cifras de accidentali-

innovador, habida cuenta de los cambios

dad, ya se ha publicado el avance de las Es-

que está sufriendo la sociedad en los últi-

tadísticas de Accidentes de Trabajo para el

mos tiempos. ◆

Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

3

SUMARIO

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EGURIDAD y Medio Ambiente

SEGURIDAD

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Prevención laboral mediante tecnologías inalámbricas

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PROTECCIÓN EN LA OBRA. Trabajo de investigación que diseña una solución basada en las tecnologías inalámbricas existentes en el mercado para monitorizar y proteger a los trabajadores en obra.

MEDIO AMBIENTE

PREVENCIÓN DE INCENDIOS

22

Anticipando el riesgo de fuego

Latinstock

PREVENCIÓN DE INCENDIOS. Estudio que desarrolla una metodología de integración del análisis estadístico de series de tiempo en el ámbito de la teledetección y los incendios forestales.

38

Reparación de vehículos y normativa ambiental

Latinstock

OBLIGACIONES «VERDES». Implicaciones medioambientales de la actividad que llevan a cabo los talleres de reparación de vehículos en España: ordenamiento legal y responsabilidad de las empresas.

4

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

ENTREVISTA MEDIO AMBIENTE

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GIANCARLO BIANCHI. El Presidente de ENSHPO reflexiona sobre la importancia del proyecto EUSAFE para armonizar la formación en seguridad y salud laboral.

Combustión de materiales plásticos y catalizadores DEGRADACIÓN DE DESECHOS. Estudio sobre el empleo de catalizadores zeolíticos para reducir el consumo energético y generar compuestos de alto valor comercial en los procesos de degradación de desechos plásticos.

NOTICIAS 66

INSTITUTO DE PREVENCIÓN, SALUD Y MEDIO AMBIENTE

Presentación de los beneficiarios de las Ayudas y Becas a la Investigación de la convocatoria 2011.

Latinstock

Lanzamiento del portal educativo «Educa tu mundo». Jornada «Huella hídrica y desarrollo sostenible en España». Presentación del estudio «Los mecanismos eléctricos en las viviendas. Incidencia en la seguridad de las personas y los bienes».

SICUR 2012

Presentación de la «Guía de hidroeficiencia industrial». Campañas para el ahorro de agua en Zaragoza y Galicia. Jornada técnica «Autoconsumo distribuido».

NORMATIVA Y LEGISLACIÓN

Óscar Picazo

58

SICUR PROLABOR. Salón Internacional de la Seguridad

FERIA EN MADRID. La 18ª edición de SICUR reunió en Madrid a las empresas y profesionales de la seguridad para debatir sobre la actualidad del sector y presentar los nuevos productos y servicios en este ámbito.

74

BOLETÍN OFICIAL DEL ESTADO. Selección de legislación publicada sobre seguridad laboral y medio ambiente en España.

75

DIARIO OFICIAL DE LA COMUNIDAD. La normativa sobre seguridad y medio ambiente en la Comunidad Europea.

75

NORMAS EA, UNE, CEI EDITADAS. Normativa de sectores profesionales.

AGENDA

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CALENDARIO DE CONGRESOS Y SIMPOSIOS.

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SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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Entrevista

Giancarlo Bianchi, Presidente de la Red Europea de Organizaciones de Profesionales de la Seguridad y Salud en el Trabajo (ENSHPO)

PROYECTO EUSAFE: Armonizar en la UE la formación en seguridad y salud laboral Los 27 países de la Unión Europea disponen desde 2010 de un instrumento para armonizar los métodos y contenidos formativos en materia de seguridad y salud laboral. El proyecto EUSAFE, surgido en el ámbito de la Red Europea de Organizaciones de Profesionales de la Seguridad y Salud en el Trabajo (ENSHPO), responde al objetivo, largamente aspirado, de implantar en la UE una prevención eficaz en el trabajo identificando unidades de aprendizaje que serán definidas con arreglo al sistema del Marco Europeo de Cualificaciones. Para Giancarlo Bianchi, Presidente del ENSHPO, el proyecto EUSAFE, además de sus aciertos en materia de contenidos formativos, facilitará la libre circulación en Europa de estos profesionales. Con él mantuvimos la siguiente entrevista.

¿Cuándo se creó el proyecto EUSAFE? ¿Qué fuerza impulsora lo ha movido? —El proyecto EUSAFE nació en el año 2010 después de que en 2008 se creara en el ámbito de la ENSHPO la institución formal de certificación armonizada a escala europea de Director de Seguridad y Salud (EurOSHM) y en 2009 la certificación de Técnico de Seguridad y Salud (EurOSHT). Los principales agentes que han impulsado el nacimiento del proyecto han si6

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do la AIAS (Asociación Profesional Italiana de Medio Ambiente y Seguridad), que fue el líder del proyecto, y Sinergie, que asumió el papel de socio para los aspectos de calidad y soporte administrativo del proyecto. ¿Cómo se define y estructura básicamente el proyecto EUSAFE? ¿Cuál es el alcance de su definición como «proyecto estratégico»? —El proyecto tiene como objetivo defi-

nir a nivel europeo los contenidos de los directores y técnicos profesionales que operan en el sector de la seguridad y salud en el lugar de trabajo. El proyecto parte de la identificación de los cursos existentes a nivel europeo para la formación de las mencionadas figuras profesionales con objeto de identificar las tareas operativas y a continuación las unidades de aprendizaje adecuadas para realizar las tareas mencionadas. Las unidades de aprendizaje se definirán según el sistema del Marco Europeo de Cualificaciones (EQF por sus siglas en inglés). Este proyecto es estratégico porque permite contribuir a incrementar la cultura operativa de los profesionales de la seguridad y la salud que actúan a diario en los lugares de trabajo y porque favorece la implantación de una prevención eficaz y armonizada en los puestos de trabajo a escala europea. Además, los resultados del proyecto favorecen la libre circulación a nivel europeo de los mencionados profesionales. ¿Cuáles son sus principales fases de ejecución? ¿En qué fase se encuentra hoy? —El proyecto EUSAFE se articula en las siguientes siete unidades de trabajo (WP):

«No es posible ya participar en el proyecto como socio, pero sí es deseable hacerlo como parte interesada en la fase actual de divulgación y evaluación de resultados» WP1: Gestión de proyectos; WP2: Plan de calidad; WP3: Situación actual de la evaluación y colaboración con la institución responsable de la validación; WP4: Identificación de métodos e instrumentos para el reconocimiento de la nueva cualificación; WP 5: Desarrollo de cualificaciones profesionales y marco de formación; WP6: Creación de una comunidad; WP7: Transferencia y divulgación. En este momento ya hemos desarrollado los WP1, 2, 3, 4 y 6, y ahora estamos empezando a realizar el WP 7, referente a la fase de transferencia y divulgación. ¿A cuánto asciende el presupuesto del proyecto? —La Agencia Ejecutiva en el ámbito Educativo, Audiovisual y Cultural (EACEA) aprobó el proyecto el 1 de octubre de 2010 con un presupuesto de 501.602 €.

tuciones europeas sobre su importancia estratégica. Por lo tanto, están previstos los correspondientes instrumentos y contactos con las principales instituciones europeas.

A primera vista, es sorprendente que solo siete instituciones europeas hayan participado en un proyecto tan vital como EUSAFE. ¿Cómo se puede explicar esta aparente contradicción? —Precisamente uno de los objetivos del proyecto en la fase de transferencia y divulgación es llamar la atención y despertar el interés de las principales insti-

¿Está abierto el proyecto a nuevos socios? ¿Qué tipo de organizaciones pueden optar a incorporarse al mismo? ¿Existe alguna forma de que países no representados en el consorcio del proyecto puedan colaborar? —No es posible participar como socio, pero sí es posible y deseable hacerlo como parte interesada en la fase actual de

transferencia, divulgación y evaluación de los resultados del proyecto. ¿Considera que el proyecto EUSAFE pondrá fin a las insuficiencias y defectos en la certificación de la formación de los técnicos y trabajadores de la seguridad y la salud en Europa? ¿Es la formación de los técnicos la clave para resolver estas dificultades? —Pienso que los resultados del proyecto inherentes al WP 5, Desarrollo de cualificaciones profesionales y marco de formación, pueden contribuir a una formación mejor y más armonizada de los Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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Entrevista

«La demanda de profesionales en seguridad y salud laboral está creciendo fuertemente en todos los países y puede contribuir a disminuir los niveles de desempleo» susodichos profesionales. El proyecto no afecta a los trabajadores. ¿Qué otros aspectos considera cruciales en términos de unificar las normas y criterios de seguridad y salud en el trabajo en Europa? —Tener profesionales formados y cualificados de forma armonizada a nivel europeo contribuye con toda seguridad a mejorar la seguridad en los puestos de trabajo. También puede contribuir a elaborar sistemas de gestión y manuales y procedimientos más eficaces. ¿Podrían en algún momento ser de obligado cumplimiento en la legislación comunitaria las decisiones y conclusiones de EUSAFE? —Se intentará llevar las conclusiones y los contenidos a las principales instituciones europeas para que sean tenidos en cuenta en la elaboración y la aprobación de nuevas normativas europeas referentes a los profesionales mencionados. ¿Se ha establecido algún plazo concreto para incorporar estas conclusiones a la legislación sobre seguridad y salud en el trabajo de los 27 Estados miembros de la UE? —El camino para influir en la legislación de los 27 países es muy largo y complicado. Disponer de contenidos profesionales y de metodologías y contenidos formativos armonizados puede influir 8

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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de forma significativa también en la legislación de la Unión Europea como institución. El proyecto EUSAFE pretende desarrollar un nuevo marco de «cualificación profesional». ¿No hay riesgo de que esto pueda ahondar aún más las diferencias entre países en términos de la capacidad de cada uno para alcanzar esa «cualificación universal»? ¿Cómo puede evitarse este riesgo? —Tener una base profesional armonizada a nivel europeo constituye un valor añadido. Siempre resulta necesaria la adaptación de los mencionados contenidos, también a las realidades culturales y organizativas de cada uno de los países. ¿Podrían contribuir los objetivos de movilidad del proyecto a reducir los

«El hecho de disponer de metodologías y contenidos formativos armonizados puede influir de forma significativa en la legislación de la UE»

«Permitirá contribuir a la implantación de una prevención eficaz en los puestos de trabajo a escala europea» niveles de desempleo en la Unión Europea? —La demanda de profesionales cualificados para los sectores de la seguridad, la salud y el medio ambiente capaces de aumentar la eficacia de las acciones de mejora está creciendo fuertemente en todos los países de la Unión Europea. Por lo tanto, el proyecto puede contribuir a disminuir los niveles de desempleo, especialmente entre los jóvenes. ¿Representa la existencia de una Europa de dos velocidades, especialmente en la situación actual de crisis económica, una barrera añadida para avanzar hacia esa uniformidad? —El proyecto tiene también por objeto permitir una mejor aceptación y un desarrollo armonizado de la seguridad en los 27 países de la Unión Europea, incluso en este momento que se caracteriza por problemas económicos considerables que afectan a la mayor parte de los países europeos. ◆

Seguridad

Protección activa contra la siniestralidad laboral

Soluciones para la monitorización de trabajadores en obra mediante

TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS Por RAMÓN GONZÁLEZ CARVAJAL. Dr. Ingeniero Industrial y Catedrático de Tecnología Electrónica ([email protected]). Departamento de Ingeniería Electrónica. Escuela Técnica Superior de Ingenieros, Universidad de Sevilla. Co-autores: V. PÉREZ MIRA. Ingeniero Técnico Industrial, Técnico Superior PRL y Máster en Microelectrónica. D. DAZA REBOLLO. Ingeniero de Telecomunicación y Máster en Ingeniería Electrónica. J. CARRILLO CASTRILLO. Ingeniero Industrial, Máster en Manufacturing Engineering y Técnico Superior PRL.

a Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales, y sus posteriores modificaciones, establece en su artículo 14 que «los trabajadores tienen derecho a una protección eficaz en materia de seguridad y salud en el trabajo. El citado derecho supone la existencia de un correlativo deber del empresario de protección de los trabajadores frente a los riesgos laborales». Asimismo, en dicho artículo se establece que «el empresario desarrollará una acción permanente de seguimiento de la actividad preventiva con el fin de perfeccionar de manera continua las actividades de identificación, evaluación y control de los riesgos que no se hayan podido evitar y los niveles de protección existentes y

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10 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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La prevención activa puede implementar diferentes barreras de seguridad. El estado de la técnica de los sistemas de inteligencia ambiental permite construir sistemas inteligentes que, mediante la utilización de redes de sensores inalámbricas, son capaces de identificar peligros y evaluar riesgos, ayudando en la adopción de medidas preventivas de forma activa y en tiempo real. El trabajo de investigación consiste en el diseño de una solución de toma de decisiones en tiempo real, capaz de identificar una situación de riesgo y decidir la medida preventiva apropiada, así como de detectar si el trabajador ha sufrido un accidente y facilitar la evacuación. Se ha realizado un análisis de las tecnologías disponibles y se ha configurado una solución que se ha implementado en un sistema prototipo. El prototipo se ha validado y sus funcionalidades se han verificado en un escenario real. dispondrá lo necesario para la adaptación de las medidas de prevención señaladas en el párrafo anterior a las modificaciones que puedan experimentar las circunstancias que incidan en la realización del trabajo». Esta adaptación a las situaciones de riesgo, en un entorno cambiante como es una obra de construcción, constitu-

ye una importante dificultad. También en el artículo 15 se recoge entre los principios de la acción preventiva «tener en cuenta la evolución de la técnica», lo que supone de facto una necesidad de innovación continua que permita al empresaria adoptar las tecnologías que puedan mejorar la prevención de los riesgos laborales.

Latinstock

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SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 11

Seguridad

El presente trabajo incorpora las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) a la mejora de los sistemas de prevención, definiendo nuevas herramientas tecnológicas que aporten mejores soluciones al control de la siniestralidad. El índice de incidencia del sector de la construcción es el mayor en España: 8.232 accidentes por cada 100.000 trabajadores afiliados. Del análisis de las causas de accidente mortal, realizado en el estudio Análisis de la mortalidad por accidente de trabajo en España 20052007, elaborado por el INSHT [1] en colaboración con comunidades autónomas, se observan, entre otras, como principales las siguientes: ❚ Ausencia/deficiencia de protecciones colectivas frente a caída de personas. ❚ Formación/información inadecuada, inexistente sobre riesgos o medidas preventivas. ❚ No utilización de prendas de protección individual puestas a disposición por la empresa y de uso obligatorio. ❚ Instrucciones inexistentes, confusas, contradictorias o insuficientes. ❚ Incumplimiento de procedimientos e instrucciones de trabajo. Un sistema capaz de mejorar la identificación del uso de EPIS y de la presencia del trabajador en zonas restringidas, que permita controlar su situación y estado y que le proporcione información en tiempo real de los riesgos, supone un avance técnico que implementaría barreras de seguridad en los escenarios de los accidentes más relevantes del sector. Dicho sistema debe activarse junto a un adecuado sistema de gestión de la prevención, una formación y entrenamientos adecuados y una concienciación y motivación de los trabajadores. Una de las principales dificultades en obra es el control de acceso y la concurrencia de trabajadores en diferentes ta12 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

reas que deben ser coordinadas. Un sistema como el planteado en este proyecto supone la creación de un segundo bucle de supervisión. Dicho bucle estaría basado en la monitorización activa de los trabajadores. En la actualidad ya han aparecido productos que proporcionan soluciones parciales, pero que no resuelven de una forma integrada y eficaz la problemática expuesta. Además de ese carácter incompleto, desde el punto de vista tecnológico, las soluciones en general están basadas en tecnología GSMGPRS combinada con la tecnología GPS, lo cual limita su uso en obras de edificación.

que ocupa una obra de construcción), como la toma de decisiones [2]. La solución más adecuada en el campo de las comunicaciones en el ámbito de la construcción (tanto la edificación como la obra civil) es el uso de las tecnologías inalámbricas. La motivación clave para el uso de estas tecnologías es la reducción de costos por instalación y la posibilidad de reutilización en obras sucesivas, ya que en ellos no existe necesidad de tender cableado. Los módulos inalámbricos más extendidos hoy en día son los que utilizan la banda de 868 MHz. Sin embargo, debido al reducido ancho de banda de los mismos, se tiende a sistemas inalámbricos que se desarrollen en la banda sin licencia de 2.4 GHz. Las tecnologías pertenecientes a esta banda que se han seleccionado son consideradas las más adecuadas para cubrir las necesidades del presente proyecto. Entre estas tecnologías se encuentran dos de corto alcance, como son Bluetooth y Zigbee. Esta última, por su parte, logra alcanzar distancias de hasta 500 metros aproximadamente, aunque se pueden encontrar módulos que incrementan esta distancia de forma considerable. Como contrapartida, esta tec-

Tecnologías inalámbricas Una de los objetivos del proyecto es la selección de las tecnologías más adecuadas para alcanzar la solución planteada. El concepto de redes de sensores inalámbricas (WSN) abarca la creación de una plataforma de sensores y comunicaciones que permita tanto la monitorización de magnitudes físicas o circunstanciales (eventos) dentro de un escenario (en nuestro caso, el espacio físico

Tabla 1. Comparativa de tecnologías. Tecnología

Wi-Fi

WiMAX

Bluetooth

ZigBee

Capacidad

54-11 Mbps

70 Mbps

1-10 Mbps

250 kbps

Nº nodos

+100

+1000

8

65000

Autonomía

.5-5 días

Alimentación

1-7 días

3-30 meses

Alcance

10-300 m

50 km

1-100 m

100-300 m

Latencia

1ms

1ms

14ms

Seguridad

WEP

DES3

Topología

802.1x

AES

WPA

PKM-EAP

Punto a punto

Punto a punto

240μs AES-CCM-128

Punto a punto

Punto a multipunto Punto a multipunto Punto a multipunto Mesh

Punto a punto Estrella Mesh Árbol

Modulación

DSSS y OFDM

OFDM

FHSS

DSSS

Tecnologías inalámbricas y protección

Medidas de prevención

C O N S E C U E N C I A S

R I E S G O S

Árbol de fallos

Árbol de eventos

Gráfico 1: Representación simplificada de bow-tie (Dianous, Fiévez, 2006, p. 221; Delvosalle et al., 2006, p. 201).

nología es de ancho de banda reducido (250 Kbps). Para las aplicaciones que necesitan alcances superiores, se han seleccionado las tecnologías GPRS, Wi-Fi y WiMAX. Las peculiaridades de cada tipo de obra (civil –alejada de la ciudad– o edificación –integrada en el entorno urbano–) podrían hacer necesario el desarrollo de una red mixta, haciéndose uso de varias tecnologías, y siendo necesaria la creación de pasarelas de una a otra tecnología. La tecnología ZigBee (inalámbrica) es la más adecuada para aplicaciones de edificación teniendo en cuenta el número de nodos y sensores, la autonomía, el alcance y la seguridad.

Objeto y alcance La finalidad principal de este proyecto es la definición de un sistema inteligente basado en sensores capaces de detectar situaciones potenciales de riesgo con capacidad para tomar decisiones que eviten de una manera activa accidentes laborales y cuya implementación sea fácil y de bajo coste. Antes de describir el sistema, consi-

deramos necesario mencionar sucintamente tres conceptos fundamentales en los que se basa: ❚ Concepto de barrera de seguridad. Una barrera de seguridad es una función implementada para la prevención, control o limitación de los daños de un riesgo de accidente [3]. Los modernos modelos conceptuales de prevención de accidentes, como por ejemplo MORT [4] (Management Oversight & Risk Tree), consideran dos tipos de barreras fundamentalmente en la reducción del riesgo de daño al trabajador: las barreras que evitan el evento del accidente y las que limitan los daños producidos. Las barreras no necesariamente son físicas, y pueden ser tanto sistemas lógicos como medidas de organización. ❚ Prevención activa. La prevención activa es aquella que actúa de forma dependiente de las condiciones. Un sistema basado en el concepto de prevención activa adopta las medidas de prevención en función de la situación real. ❚ Inteligencia ambiental. El paradigma de «ambiente inteligente» (AmI, Ambient Intelligence) está explicado en el documento ISTAG –Information

Society Technologies Advisory Group–, que presenta una visión de la Sociedad de la Información futura enfatizando en la proximidad al usuario, la eficiencia y el soporte a servicios distribuidos, la potenciación del usuario y la facilidad de interacción humana con el entorno. La población podrá estar rodeada de interfaces intuitivas e inteligentes embebidas en toda clase de objetos y en un ambiente capaz de reconocer y responder ante la presencia de diferentes individuos sin obstaculizar y de forma continua y no visible. Parte de la idea de que la tecnología debe estar diseñada para los usuarios y no los usuarios adaptarse a la tecnología [5] [6]. Los principales requerimientos tecnológicos son: ■ Hardware no obstructivo: miniaturización y nanotecnologías, dispositivos inteligentes, ordenadores embebidos, alimentación, sensores, activadores … ■ Infraestructuras de comunicaciones continuas basadas en acceso web fijo y móvil. ■ Redes de dispositivos dinámicos y distribuidos, dispositivos interoperables y redes configurables a medida, inteligencia embebida en redes. ■ Interfaces humanas similares a las naturales: agentes inteligentes, interfaces multimodales, modelos de percepción de contexto. ■ Fiabilidad y seguridad: sistemas robustos y fiables, software capaz de autochequeo, auto-reparación y autoorganización El sistema inteligente basado en sensores definido por este proyecto es, por tanto, un sistema de prevención activa basado en la implementación de barreras de seguridad mediante técnicas de inteligencia ambiental. La clave del éxito de la inteligencia ambiental reside en Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 13

Seguridad

desarrollar sistemas y tecnologías amigables, con buena respuesta, interconectados, sensibles al contexto, transparentes e inteligentes.

Funcionalidades y arquitectura Funcionalidades: diseño basado en ambiente inteligente El sistema se basa en que la potencia de procesado se empotra en los distintos objetos del sistema, fundamentalmente en los elementos inalámbricos. Es decir, los diferentes elementos inalámbricos –los elementos fijos (sensores ambientales y de ubicación), móviles (localización y consulta de los parámetros relativos a condiciones vitales de los trabajadores) y semi-estáticos (localización y consulta de las condiciones de operación de la maquinaria)– actuarían como objetos inteligentes cooperantes embebidos en un sistema bajo el paradigma de «ambiente inteligente». Las principales funcionalidades que puede ofrecer un sistema basado en ambiente inteligente son: ❚ Detección de la situación y ubicación del personal en la obra. La capacidad de detección de datos asociados a las personas, como su movilidad, ubicación, estado (por ejemplo, detección de un trabajador que no se mueve porque ha sufrido un accidente, o se ha caído, etc.), es una de las nuevas posibilidades ofrecidas por el sistema a desarrollar. Se trata de una actividad que se apoya, plenamente, en la capacidad introducida en la red de sensores para captar información del ambiente que los rodea. Asimismo, permite la detección de personal no autorizado en las instalaciones o en determinadas áreas. 14 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

❚ Detección de posibles afecciones al sistema. La red de sensores permite identificar la exposición a ambientes tóxicos y peligrosos, a situaciones de baja visibilidad o de condiciones hidrotérmicas adversas. ❚ Capacidad de actuación en circunstancias de riesgo. La respuesta del sistema puede consistir en alarmas a los medios de coordinación de seguridad o al propio trabajador, o bien en la actuación de elementos de protección (iluminación, ventilación, limitación de velocidad o sentido de la marcha de equipos y máquinas, etc.). ❚ Señalización activa. El sistema permite informar de forma activa y sensible a la situación de la obra, proporcionando información del ambiente, de la situación de otros trabajadores y de su estado. ❚ Detección de situaciones de emergencia. La instalación de distintos tipos de sensores en la obra permite la activación de los planes de emergencia basados en la información identificada. ❚ Capacidad para permitir monitorización remota de la instalación. Dependiendo del tipo de atributos a controlar en cada tipo de obra, será o no necesario disponer de monitorización remota en tiempo real, sobre todo en casos en que se quieran controlar procesos de trabajo que puedan dar lugar a situaciones de emergencia o cuando los medios de coordinación, por el tamaño o complejidad de la obra, necesiten de información remota de la situación (túneles, edificios de gran altura, etc.).

Arquitectura básica del sistema La infraestructura inteligente básica para el establecimiento de la red de comunicaciones y el procesado de la información estará compuesta por los siguientes elementos:

❚ Nodos ■ Instalaciones fijas. Serán consideradas como los principales elementos constructivos de la infraestructura. Estarán equipadas con sensores inalámbricos capaces de capturar información del entorno que les rodea, software empotrado capaz de procesar la información captada utilizando algoritmos inteligentes, y dispositivos de comunicaciones capaces de transmitir la información a otros elementos del sistema. ■ Elementos móviles o semi-estáticos de cada tipo de obra. Serán ele-

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Tecnologías inalámbricas y protección

■

mentos similares a las instalaciones fijas y, dependiendo de su situación geográfica, podrán estar equipados con los mismos sensores que estas. Deberán disponer de un software empotrado con el que sea posible procesar la información que es capturada por los sensores, así como equipos que transmitan esa información a otros elementos del sistema teniendo en cuenta que su localización no siempre será conocida. Pasarela o nodo coordinador. Será considerado el elemento principal de procesado de los datos que

llegarán provenientes del resto de elementos del sistema inteligente. Se desarrollará en código abierto, podrá monitorizar esa información y tendrá la posibilidad de interactuar con los elementos del sistema. La pasarela tendrá como tarea fundamental la monitorización de la obra; no obstante, recibirá mucha más información, como la de agentes ambientales, afecciones al sistema, etc. y todos los aspectos relacionados con la seguridad. Finalmente, la pasarela dotará al sistema con la capacidad de poder comunicarse con el exterior de forma bidireccional. ❚ Capa física. La capacidad que tienen que tener los enlaces de la red de comunicaciones de este trabajo no va a superar los 100 Kbps. Esto se debe a que la cadencia con que los sensores toman los datos es elevada en comparación con la toma de muestras de otras aplicaciones en la que la evolución de los datos es muy rápida. Sin embargo, el cambio que pueden sufrir los datos en un periodo de tiempo pequeño es poco probable en este tipo de aplicaciones. La capa física tendrá que ofrecer la suficiente conectividad para los sensores inalámbricos con los que se equipararán los nodos que forman parte de la infraestructura inteligente que se desarrolla en el proyecto. Para la transmisión de los datos procesados deberá existir una red de comunicaciones inalámbrica suficiente que conecte a todos los nodos del sistema. ❚ Capa Middleware. Será un software de conectividad que permitirá ofrecer un conjunto de servicios. Estos servicios harán posible el funcionamiento de las aplicaciones distribuidas que se desarrollan en el sistema inteligente, sobre la plataforma que se ha creado. Funciona como una capa de abstracción

de software distribuida y se sitúa entre la capa de aplicaciones y la capa física. La tarea principal de esta capa es hacer transparente a la capa de aplicaciones los detalles de bajo nivel del hardware, del sistema operativo y, especialmente, de los detalles de la distribución de los datos a través de una infraestructura distribuida. De esta forma, proporciona una interfaz abierta de programación de alto nivel que puede ser utilizada para aplicaciones externas o para poder interactuar con otras infraestructuras. La capa Middleware abstrae de la complejidad y heterogeneidad de la red de comunicaciones que se desarrolla en el proyecto, una red inalámbrica híbrida de sistemas empotrados. Esto facilitará la posibilidad de conexión/desconexión de los nodos a la red en tiempo real. ❚ Capa de aplicaciones. La capa de aplicaciones desarrolla las funcionalidades que se requieran en el sistema. Estas funcionalidades, ya descritas con anterioridad, hacen referencia a distintos aspectos de prevención activa a implementar.

Componentes del prototipo Transreceivers. Los modelos seleccionados están basados en la tecnología Freescale, e incorporan integrados los módulos de radiofrecuencia. Sensores. Se han seleccionado algunos de los sensores posibles (no todos). Asimismo, en la implantación del sistema no todos los sensores se integran en todos los nodos (por ejemplo, los nodos ligados a la infraestructura donde se lleva a cabo la obra no montan el acelerómetro). No obstante, los sensores considerados han permitido realizar pruebas para verificar que las funcionalidades son implementadas. ❚ Sensor de temperatura. Se ha elegido un sensor de bajo consumo con interNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 15

Seguridad

faz digital de comunicación de dos líneas. Este dispositivo puede operar en un rango de temperatura desde -40 ºC hasta los 125 ºC, con una resolución de 0,05 ºC. ❚ Acelerómetro. Se ha usado un acelerómetro de tres ejes lineal de salida digital que incluye un sensor y una interfaz digital capaz de dar información sobre el sensor y proporcionar una señal externa de la medida de la aceleración a través de una interfaz serie. El dispositivo puede ser configurable para generar una señal de interrupción inercial wake-up/free-fall cuando se supere una aceleración determinada en alguno de los tres ejes. ❚ Sensor de luminosidad. Se ha elegido un sensor de bajo consumo con interfaz digital. El dispositivo transforma la luminiscencia (el nivel de luz ambiental en lux) en una señal de salida digital accesible mediante el bus I2C.

Desarrollo de prototipos de nodos Se han desarrollado dos tipos de nodos en referencia al hardware: nodos fijos y coordinador, por un lado, y nodos móviles. La diferencia principal entre ambos es que el nodo móvil tiene un acelerómetro de tres ejes. La estructura básica del primer tipo de nodo consta de:

Figura 1. Primer prototipo. Nodos fijo y móvil. 16 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

Figura 2. Segundo prototipo de nodo.

Transreceiver. ■ Sensor de temperatura. ■ Acelerómetro (nodo móvil). En la segunda versión de los nodos se ha optado por utilizar un transreceiver con antena externa, lo que proporciona un rango más elevado de funcionamiento y permite que el tamaño final de los nodos sea algo menor. A este nodo se le incorporó un sensor de luminosidad. ■

Pruebas del sistema prototipo y resultados Diseño del escenario de pruebas En este capítulo pretendemos demostrar la viabilidad de la tecnología seleccionada (IEEE 802.15.4 y Zigbee) para la monitorización activa de trabajadores. El escenario elegido se ha simplificado de

forma que la prueba pueda realizarse en el marco del presente proyecto y teniendo en cuenta las limitaciones temporales y de presupuesto. En el escenario propuesto evaluaremos la capacidad del sistema para identificar la posición de un trabajador, para comprobar mediante un acelerómetro la actividad del sujeto y los posibles cambios en su estado. El sistema consta de nodos móviles (trabajadores) y fijos (obra). Los nodos fijos tienen una doble función: dotar de cobertura a la infraestructura y servir como referencia para calcular la posición de los nodos móviles. Además, existe un nodo central o coordinador, que se encargará de recopilar la información para proceder a su envío hacia el ordenador de gestión (figura 3). Como se advierte, el nodo coordinador, en rojo, está conectado a un servidor central. Además existe una infraestructura desplegada por la obra (por ejemplo, nodos colocados en la señalización luminosa) de nodos que permiten ampliar la zona de cobertura, que servirán para localizar al trabajador (dado que la posición de la infraestructura es conocida, podremos triangular la posición del trabajador a partir del Link Quality Indicator o LQI, cuyo valor indica la distancia entre dispositivos que permite conocer su ubicación relativa según la intensidad de señal). Para realizar las pruebas en el escenario ha sido necesario fabricar diferentes nodos: ❚ Nodo de referencia. Se trata de un nodo que tiene una posición fija y conocida. Este nodo será configurado con los valores X e Y correspondientes a su localización. Su única tarea es esperar un mensaje Broadcast (a todos) con el valor LQI y su reenvío al nodo coordinador. Los nodos de referencia se comunican con los nodos sensores y con el nodo coordinador de nuestra red.

Tecnologías inalámbricas y protección

Figura 3. Arquitectura de la red.

❚ Nodo móvil. Este nodo, cada vez que quiera conocer su posición en la red, enviará un mensaje Broadcast. Además, está equipado con un acelerómetro para monitorizar los movimientos y situación del trabajador. ❚ Nodo coordinador. Este nodo es el que se encarga de recibir los mensajes de los nodos sensores y almacenar en una tabla los valores LQI de cada nodo sensor. Conocida la dirección del nodo de referencia, accederá a una tabla donde se almacena la correspondiente dirección fija de dicho dispositivo. De acuerdo a estos parámetros de entrada, se estimará la localización del dispositivo mediante el algoritmo de localización. Una vez obtenida dicha posición, esta será enviada al nodo coordinador.

Funcionalidad de la red La evaluación de la implementación consta de las siguientes pruebas: ❚ Pruebas de evaluación de la funcionalidad de la red, por ejemplo, asen-

la clave del éxito de la inteligencia artificial reside en desarrollar sistemas y tecnologías amigables, con buena respuesta, interconectados, sensibles al contexto, transparentes e inteligentes

timientos, retransmisiones, mensajes de multidifusión, auto-organización de la red, etc. ❚ Pruebas de localización del trabajador (nodo móvil). ❚ Pruebas de monitorización de eventos en el trabajador (nodo móvil): nivel de actividad del trabajador, caídas, etc. Se ha diseñado un programa para gestionar el envío y recepción de los mensajes que se transmiten entre los módulos de radio con los que va equipado cada miembro del sistema. Dicha gestión de mensajes estará orientada a pro-

porcionar, en tiempo real, la información necesaria al nodo o equipo coordinador, para que este tenga una visión global de la localización y del estado del nodo móvil (trabajador). Nodo coordinador. Este nodo comienza realizando un escaneo de detección de energía para hacer una elección óptima del canal en el que comenzará la red PAN –Personal Area Network (red de área personal)–. Una vez iniciada la red, el coordinador pasa a modo recepción a la espera de peticiones de asociación de otros dispositivos y a la espera de datos de información de los nodos de la red. El coordinador controla los nodos de la red mediante el inicio de un contador. Una vez finalice el contador, comprobará los nodos de los que ha recibido mensajes de información. Para los nodos de los que no ha recibido información, inicia el contador de mensajes perdidos correspondiente a ese nodo. Cuando se detecten tres mensajes perdidos consecutivos, asumirá que dicho nodo ha perdido la conexión y lo elimina de la lista de nodos pertenecientes a la red. Nodo sensor. Se considera nodo sensor a todos aquellos distintos del nodo coordinador y del nodo móvil, y que se encontraran distribuidos por el escenario cubriendo el rango de este. Los nodos sensores están continuamente en un bucle a la espera de recibir algún mensaje, que puede ser de dos tipos: mensajes Broadcast y mensajes retransmitidos desde otros nodos. Veamos cómo se gestionan los primeros. El nodo sensor recibe un mensaje Broadcast del nodo móvil y de la trama obtenida en dicho mensaje obtiene el valor LQI del enlace entre ambos. El resto de mensajes recibidos por el nodo sensor serán Unicast. Si el mensaje recibido proviene de otro nodo sensor, contendrá los valores LQI del nodo del que proviene y de los corresponNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 17

Seguridad

dientes nodos que estén asociado a este, por lo que lo único que se hará con este mensaje es añadir el valor LQI del nodo sensor y volverlo a reenviar al nodo al que esté asociado hasta que llegue al nodo coordinador. Además, el nodo sensor envía información de la temperatura ambiental y del nivel de luminosidad de la zona en la que se encuentra. Nodo móvil. La aplicación diseñada para el nodo móvil se limita a enviar la información obtenida de los sensores y a enviar un mensaje Broadcast para que el resto de nodos puedan obtener el valor LQI de los respectivos enlaces. Para el procesamiento de la información se implementan los algoritmos detallados anteriormente. Para conocer el estado del nodo móvil se ha empleado el sensor de temperatura y el acelerómetro de tres ejes. El dato que se proporcionará del trabajador será la temperatura, y mediante el procesamiento de la información del acelerómetro se podrá determinar si este respira o no y si en algún momento se produce su caída libre. De esta forma se puede distinguir entre los siguientes estados del trabajador: ACTIVO, ALARMA (movimiento brusco) y EMERGENCIA (no hay movimiento).

Pruebas de funcionalidad de la red Las pruebas realizadas durante la implementación han sido pruebas finales al sistema, así como sucesivas pruebas durante el proceso de desarrollo. A continuación se describen las situaciones de prueba efectuadas durante la implementación del sistema: ❚ Asociación de un dispositivo a la red. Para comprobar la capacidad de un dispositivo final para unirse a una PAN, la prueba realizada consiste en que el coordinador, al encenderse, inicia una 18 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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PAN. Cuando se enciende el dispositivo final y se pulsa uno de los pulsadores de la placa, automáticamente escaneará los canales de frecuencia en busca de una red y se asociará a ella. El dispositivo final que quiere asociarse a la red elige uno de los coordinadores de PAN que han sido hallados durante el escaneo. ❚ Envío y recepción de datos. Para comprobar la capacidad de enviar mensajes desde un dispositivo a otro, se almacenan las direcciones asignadas a cada dispositivo y se utilizan para enviar un mensaje de un dispositivo a

otro. El receptor permanecerá en modo recepción de datos mientras no esté ocupado. ❚ Rango. Las placas prototipo para los nodos ofrecen un alcance de unos 800 metros en visión directa, mientras que en interiores no superan los 200 metros. ❚ Asentimiento y control de los nodos. Para controlar los nodos que se encuentran en la red cada dispositivo tiene una tabla de nodos asociados (hijos). Para tener un control de la permanencia, este recibirá un mensaje de cada nodo hijo cada cierto instante de-

Tecnologías inalámbricas y protección

Localización de nodos móviles El algoritmo de localización utilizado está basado en el LQI (Link Quality Indicator), cuyo valor disminuye con el aumento de la distancia entre dispositivos. Se han desarrollado distintos tipos de algoritmos de localización. Uno de ellos, utilizado en los primeros prototipos de la red, se basaba en la transmisión de un mensaje Broadcast. El otro algoritmo utilizado se basa en realizar un escaneo para encontrar los nodos vecinos al nodo móvil, disminuyendo de es-

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terminado. Por su parte, cada hijo tendrá que comprobar que ha recibido asentimiento de los mensajes enviados al coordinador. Mediante la realización de retransmisiones en caso de pérdida de mensajes, se determinará el número de intentos de retransmisión y, en caso de superar ese número, se llevará a cabo un autoreseteo por parte del dispositivo para volver a intentar asociarse a la red, bien con el antiguo coordinador o bien con un nuevo coordinador dentro de rango. El sistema, por tanto, se reconfigura en caso de pérdida de algún nodo en la red.

ta forma el tráfico de mensajes, limitándose a transmitir el valor de los nodos más cercanos. Ambos algoritmos se basan en última instancia en el valor de la calidad del enlace entre nodos, por lo que para conseguir una buena localización será necesario conocer la posición de los distintos nodos fijos. El nodo coordinador es el que se encarga de recibir los mensajes de los nodos fijos y los transmite a través de las tramas de información por la interfaz que lo une al PC. Según estos valores se decidirá la estimación de la localización del nodo móvil, y por consiguiente, de la ubicación del nodo móvil (trabajador). Los valores LQI se obtienen mediante un escaneo que realiza el nodo móvil cada cierto tiempo. El resultado del escaneo es una serie de nodos fijos vecinos identificados por la dupla dirección MAC del nodo y el valor LQI. El nodo móvil manda un mensaje con los valores LQI de cada nodo vecino al coordinador de la red. De esta forma el nodo móvil manda al coordinador solo los valores LQI de los nodos más cercanos a él, reduciendo así el tráfico de mensajes. Si no se manda el valor LQI de un nodo es porque el nodo está lo suficientemente alejado como para no recibir las primitivas de escaneo del nodo móvil. Sin embargo, puede ocurrir que permaneciendo en un mismo lugar el nodo móvil no escanee siempre todos los nodos cercanos. Esto sucede porque el nodo móvil permanece un tiempo determinado en el estado de escaneo y puede ser que no todos los nodos respondan a la primitiva de escaneo. Por esta razón, la manera óptima de gestionar la localización de los nodos móviles en la pasarela de control conectada al nodo coordinador es mediante la realización de un promediado de los valores LQI de cada nodo fijo cada varios segundos, cuando se hayan tomados distintos valores LQI relativos a los nodos. Nº 125 Primer trimestre 2012

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Seguridad

Los resultados de las pruebas realizadas no son suficientemente precisos (del orden de uno a dos metros) cuando se utiliza solo el LQI, por lo que en el futuro habrá que diseñar un algoritmo que también use el tiempo de propagación de la onda, el cual es insensible a los obstáculos. La precisión alcanzada permite delimitar la zona (interior a los nodos fijos correspondientes a su ubicación) en la que se encuentra un trabajador, pero no la posición del mismo dentro de la misma. Eso es así debido a que, dependiendo de la presencia de obstáculos, la medida del LQI se puede deteriorar.

Monitorización de los trabajadores Para conocer magnitudes medidas en el nodo móvil (signos vitales y/ caídas) será necesario de dotar a dicho nodo de un acelerómetro. Detección de la caída libre. Supongamos un nodo con una orientación arbitraria (figura 4). Sus ejes forman los ángulos α con respecto al eje x; β con respecto al eje y; e γ con respecto al eje z. De acuerdo a esto, las salidas de los acelerómetros son:

Cuando el objeto cae, las aceleraciones en los tres ejes llegarán a valer cero sin importar la orientación del objeto, porque no se detectará ninguna aceleración en ningún eje ya que, como se explicó antes, los acelerómetros caen con la misma aceleración que la ejercida por la fuerza de la gravedad. El algoritmo de detección de caída libre realiza un muestreo de los datos de los acelerómetros y supervisa dichas aceleraciones. Dependiendo de la orientación, cada acelerómetro tendrá un rango de aceleraciones entre 1 g (cuando el eje del acelerómetro se encuentre paralelo a la gravedad) y 0 g (cuando el eje se encuentre perpendicular a la gravedad). El S-factor es una forma de considerar el total de aceleración que actúa sobre el dispositivo en cierto instante.

Durante la caída libre, los tres ejes llegarán a detectar 0 g. Como el S-factor viene definido por la aceleración total en los tres ejes y estas aceleraciones valen 0, el S-factor valdrá 0. La elección del valor umbral dependerá de los tiempos

de respuesta del sistema, de la precisión del convertidor A/D y de las características de los acelerómetros, como la sensibilidad, el offset, la variación con la temperatura y el número de muestras tomadas y el tipo de algoritmo. Este umbral se ha determinado experimentalmente entre 1 y 100 ms (figura 5). Detección de signos vitales del trabajador. Cierta información de la lectura del acelerómetro nos permite detectar si el trabajador presenta actividad para poder enviar una alarma en caso contrario. La frecuencia de oscilación es baja, por lo que el tiempo de adquisición de muestras fijado ha sido de 40 ms y serán necesarias al menos 200 muestras para tener un periodo de la señal. Según esto, el tiempo necesario para dar un diagnóstico de estado del usuario es de 8 segundos. La elección del umbral es crítica porque puede haber casos en los que el usuario esté en absoluto reposo y se considere una alarma por no detectar signo vital. Los resultados obtenidos son suficientemente robustos a pesar de la baja sensibilidad del acelerómetro y del ruido de cuantización del convertidor A/D.

X

Y Z

Donde: = Salida del acelerómetro en VOUT Voltios VOFFSET = Valor de offset a 0 g del acelerómetro ΔV/Δg = Sensibilidad del acelerómetro 1g = Gravedad de la tierra 20 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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CAÍDA LIBRE

(a) Figura 4. Modelo de la caída libre.

(b)

Tecnologías inalámbricas y protección

Figura 5. Diferencias de la respuesta en el acelerómetro (el gráfico de la derecha corresponde a cuando es llevado por el trabajador).

Conclusiones y futuros desarrollos Los resultados experimentales obtenidos muestran que es posible diseñar un sistema que desarrolle las funcionalidades de un sistema de prevención activa a partir de una red de sensores inalámbrica bajo el paradigma de la inteligencia ambiental. Algunas funcionalidades, como la detección de caída o la monitorización de signos vitales, son claramente posibles, mientras que otras, como la localización, todavía necesitan ser perfeccionadas. En un escenario de las dimensiones de una obra se puede tener comunicación directa entre todos los nodos, utilizando la extensión natural de cobertura que proporciona la tecnología IEEE 802.15.4. Aun así, se ha diseñado la red para que, en caso de pérdidas en la comunicación, el sistema se restablezca de forma transparente al usuario. El estado actual de la técnica permite que el precio de implantación de esta solución sea rentable, más aún si se tiene en cuenta que todos los sistemas son reutilizables de una obra a otra. Esta solución no existe actualmente en el mercado, por lo que el presente trabajo sirve

como punto de partida para su desarrollo y para la creación de desarrollos precompetitivos. Estos futuros desarrollos pueden ampliar la arquitectura básica probada e incluir sistemas basados en visión con cámaras IP, control de acceso a zonas de riesgo con RFID o la identificación no solo del personal, sino de su equipamiento y la maquinaria. En cuanto al sistema de localización del nodo móvil en la red (trabajador), no se ha podido implementar el algoritmo deseado. Se pretendía tener conocimiento de las coordenadas aproximadas del nodo en el escenario conocidas las dimensiones de este a partir de un algoritmo de triangulación con los valores LQI de los nodos sensores, pero estos valores dependen en gran medida de la orientación de los nodos. De este modo, el sistema solo estima la zona en la que se encuentra el trabajador, pero no su posición con una precisión inferior al metro. Para una posible mejora, se debería aumentar el número de nodos fijos de la infraestructura (aumentar la redundancia del sistema) o bien añadir otros parámetros al algoritmo de cálculo (como el retraso de propagación de la onda). Sin embargo, los resultados preliminares son muy prometedores.

es posible diseñar un sistema que desarrolle las funcionalidades de un sistema de prevención activa a partir de una red de sensores inalámbrica bajo el paradigma de la inteligencia artificial

En cuanto a la monitorización del trabajador, los resultados obtenidos son aceptables a pesar de la baja sensibilidad de los acelerómetros y la resolución del convertidor A/D. Se han obtenido resultados satisfactorios en cuanto a patrones del estado del trabajador, por lo que personalizando el hardware y utilizando los periféricos más adaptados a la aplicación que se pretende realizar se obtendría un sistema fiable y con unos resultados notablemente mejores. ◆

AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado gracias a una ayuda a la investigación concedida por FUNDACIÓN MAPFRE.

PARA SABER MÁS [1] INSHT (2010), Análisis de la mortalidad por accidente de trabajo en España 2005-2007. [2] N. Fourty, T. Val, P. Fraisse, J. Mercier, Comparative analysis of new high data rate wireless communication technologies «From Wi-Fi to WiMAX»(2005). [3] Johnson, W. G. (1980). MORT safety assurance systems. New York: Marcel Dekker. [4] Kjelle´n, U. (2000). Prevention of accidents through experience feedback. London: Taylor & Francis [5] ISTAG «Scenarios for ambient intelligence in 2010». ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/istagscenarios2010.pdf [6] ISTAG «Ambient Intelligence: from vision to reality». ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/istag-ist2003_draft_consolidated_report.pdf [7] http://zigbee.org

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Prevención de incendios

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Metodología de integración de información de teledetección para la

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prevención de incendios forestales mediante la predicción estadística

Anticipando el

RIESGO DE FUEGO

Por M. HUESCA. M.Sc. Geo-information Science y estudiante de doctorado. ETSI Montes, Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid, Madrid. [email protected]. A. PALACIOS ORUETA. Doctora Ingeniera Agrónomo y profesora titular de universidad. ETSI Montes, Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. [email protected]. J. LITAGO LAVILLA. Doctor Ingeniero Agrónomo y profesor titular de universidad. ETSI Agrónomos Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. [email protected]. S. MERINO DE MIGUEL. Doctora Ingeniera de Montes y profesora de escuela universitaria. EUIT Forestal, Ciudad Universitaria sn, 28040, Madrid. [email protected]. J. SAN ROMÁN ORTIZ. Ingeniero de Montes, estudiante de máster ETSI Montes, Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. [email protected]. V. CICUENDEZ LÓPEZ-OCAÑA. Estudiante de Ingeniería de Montes y becario de la UPM. ETSI Montes, Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. [email protected]. J. MAQUEDA BUENO. Estudiante de Ingeniería de Telecomunicación y becario de la UPM, ETSI Montes, Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. [email protected].

En el presente trabajo se han desarrollado modelos específicos para la estimación y predicción del riesgo de incendios. Para ello se ha integrado el análisis estadístico de series de tiempo en el ámbito de la teledetección y los incendios forestales. Los índices de riesgo utilizados son el FPINDWI y el FPINDVI, cuya diferencia radica en el índice de vegetación utilizado en su cálculo, NDVI o NDWI. El FPI (Fire Potential Index) integra la información procedente de imágenes de teledetección con información meteorológica. El análisis estadístico de series de tiempo ha permitido descubrir patrones dinámicos en el comportamiento del riesgo durante el periodo de estudio 20002009. A partir de las series de tiempo del periodo 2000-2008 se han desarrollado modelos específicos de predicción para los dos índices por «tipo de combustible-región bioclimática». Los resultados han mostrado un alto grado de ajuste entre los datos originales del FPINDWI y las predicciones para el año 2009. Asimismo, se ha demostrado que el riesgo es más predecible por medio del índice FPINDWI que del FPINDVI, sobre todo para los ecosistemas del norte de la región analizada.

l fuego es considerado como un elemento natural en muchos ecosistemas, y en concreto en los mediterráneos, los cuales presentan adaptaciones importantes al fuego. Sin embargo, la presión humana ha originado un desequilibrio entre el número y extensión de los incendios forestales y la dinámica de los ecosistemas, provocando su destrucción o afectando muy negativamente a la composición de las

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especies y a la biodiversidad, dando lugar a un alto impacto ambiental. El comportamiento del fuego está gobernado por tres factores naturales: los combustibles existentes en el lugar, la topografía y las características del tiempo atmosférico[1]. Para que un incendio se inicie es necesario que exista biomasa suficiente, que las condiciones ambientales sean las adecuadas y que haya alguna causa de ignición. Nº 125 Primer trimestre 2012

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Prevención de incendios

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las condiciones ecológicas, ya que muchos ecosistemas de nuestra geografía son modelados por los efectos de los incendios forestales[1]. Este tipo de análisis proporciona un mejor entendimiento de cómo variables como el clima y la vegetación ejercen una influencia dinámica sobre el comportamiento del fuego[4], pero es una tarea compleja ya que dichas variables tiene escalas de varia-

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Aunque los factores sociológicos tienen un gran peso en la ocurrencia de incendios[2] en términos generales en España, los incendios, y especialmente los grandes incendios, ocurren durante la época de verano, lo que indica que las condiciones meteorológicas juegan un papel fundamental. En estas épocas la biomasa acumulada se convierte en combustible potencial que arde fácilmente si se dan las condiciones adecuadas, por lo que la disponibilidad y el estado hídrico de los combustibles juegan también un papel decisivo en la ocurrencia de incendios. Además, mientras que los factores sociológicos y los meteorológicos son muy difíciles de gestionar por ser el primero poco predecible y el segundo inevitable, sobre los combustibles se puede actuar directamente y de manera preventiva mediante una adecuada gestión de las labores selvícolas[3]. Por ello, en esta hipótesis se reconoce el tipo de combustible como factor fundamental en el riesgo, así como la gran variabilidad en la respuesta de la vegetación a las fluctuaciones atmosféricas. Los combustibles pueden ser descritos en términos de tipo, carga y estado del combustible. Mientras que el tipo de combustible es una característica estática e intrínseca al propio combustible, la carga y el estado son variables dinámicas que cambian a lo largo del año. Estas variaciones pueden ser diarias, como respuesta a las variaciones de las condiciones meteorológicas; estacionales, gobernadas principalmente por el ciclo biofisiológico del combustible y por los efectos acumulados de las condiciones atmosféricas; o anuales, como respuesta al ciclo fenológico de las especies[3]. Identificar las áreas de alto riesgo de incendios, así como entender su dinámica a lo largo del tiempo, es esencial para la prevención, control y gestión de los montes. Asimismo, proporciona una herramienta útil para la evaluación de

ción diferentes. De ahí la necesidad de definir modelos de predicción específicos para cada combinación clima-vegetación que presenten distintos comportamientos frente al fuego. El patrón temporal de los incendios forestales puede ser analizado por medio de los llamados índices de riesgo, mediante los cuales se estima la probabilidad de que se inicie un incendio. En Es-

Teledetección y predicción

Identificar las áreas de alto riesgo de incendios, así como entender su dinámica a lo largo del tiempo, es esencial para la prevención, control y gestión de los montes paña generalmente se utilizan índices que dependen únicamente de las condiciones meteorológicas; sin embargo, en nuestra geografía se ha demostrado una gran dificultad en la predicción del número de incendios o área quemada en función únicamente de las condiciones climáticas. El Fire Potential Index (FPI)[5] es un indicador dinámico del riesgo de incendios que combina información sobre el tipo de combustible, con información meteorológica y con información del estado de la vegetación proveniente de imágenes de teledetección. El FPI ha sido validado satisfactoriamente en zonas geográficas muy diferentes. Varios autores[6, 7 y 8] han demostrado la utilidad de este índice para describir el comportamiento de los incendios forestales en regiones templadas y mediterráneas. Otros autores[9] desarrollaron un modelo estadístico de predicción del número de grandes incendios basado en el FPI, demostrándose así la capacidad de este índice para estimar y predecir la ocurrencia de incendios. La cobertura espacio-temporal de algunos sistemas de teledetección hace que la información proporcionada sea especialmente apropiada como componente indicador del estado de la vegetación dentro de los índices de riesgo. Las imágenes multiespectrales generalmente son analizadas utilizando índices de vegetación, que son ratios de la reflectancia a distintas longitudes de onda y que dependen de propiedades específicas de la vegetación. Los índices espectrales más frecuentemente utilizados son el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)[10], relacionado con la actividad fotosintética, y el NDWI (Normalized Vegetation Water Index)[11], más dependiente de la humedad.

El análisis estadístico de series temporales (AST), en sus dominios frecuencial y temporal[12], ofrece una herramienta muy útil para la predicción en casi todas las áreas de conocimiento, desde la economía a la ingeniería o la meteorología, en las que se puede medir una magnitud con una determinada frecuencia. En el ámbito de los incendios forestales ha sido utilizada para, entre otros, estudiar el área quemada anualmente[13], hacer seguimiento de la humedad del combustible y evaluar el riesgo de incendio[14], verificar el ciclo dominante de incendios[15], o para identificar las tendencias pre- y post-incendio de la vegetación[16]. El AST pone a nuestra disposición una serie de herramientas para identificar los patrones temporales que definen la dinámica, pasada y presente, de una variable. Asimismo, nos ofrece una metodología para la construcción de modelos de predicción basada en modelos estadísticos bien definidos, como los AR (autorregresivo), MA (media-móvil), ARMA (combinan los dos anteriores) y ARIMA (incorporan un término de integración para lograr la estacionariedad de la variable). En realidad, no se trata de un único modelo sino de un conjunto de posibles modelos. El procedimiento seguido para su estimación y ajuste es un procedimiento iterativo de prueba y error hasta alcanzar el modelo que mejor describe la variable seleccionada. Estos modelos han sido utilizados en diversos trabajos dentro del campo del medio ambiente, como en hidrología[17] y en estudios de cambio climático[18], entre otros. Estos modelos pueden ser utilizados tanto para estudiar, analizar y modelizar el comportamiento de una variable como para predecir su valor en el futuro. Va-

rios autores [19] utilizaron un modelo ARIMA para predecir la sequía en China. El objetivo del presente trabajo es desarrollar modelos de predicción específicos o locales del riesgo de incendios mediante el análisis estadístico de series de tiempo. El riesgo de incendios es estimado utilizando el Fire Potential Index propuesto por Burgany otros (FPINDVI) y la modificación propuesta por Huesca y otros[8] (FPINDWI).

Área de estudio El área de estudio es la Comunidad Foral de Navarra, que ocupa una superficie de 10.420 km2 y está situada en el límite de las regiones bioclimáticas templada o atlántica, alpina y mediterránea. Dentro de cada ecorregión las características del clima son lo suficientemente similares como para dictar comportamientos parecidos en la evolución del suelo y la vegetación climácica y, por tanto, con diferentes comportamientos del fuego. La región atlántica se caracteriza por un clima marítimo templado cálido, fuertemente influido por el mar Cantábrico, con abundantes lluvias, nieblas y lloviznas y con temperaturas suaves. En esta región predominan los bosques caducifolios. Los incendios se caracterizan por su alta frecuencia y por tener una superficie quemada relativamente baja. El carácter de los mismos es bimodal, presentando dos máximos, uno al comienzo de la primavera y otro en verano-otoño. En la región alpina se pueden distinguir dos zonas. La primera, más elevada, con clima continental húmedo frío, y la segunda, con menor elevación y más Nº 125 Primer trimestre 2012

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Prevención de incendios

El patrón temporal de los incendios forestales puede ser analizado por medio de los llamados índices de riesgo, mediante los cuales se estima la probabilidad de que se inicie un incendio cercana al límite con la región mediterránea. Esta es realmente una zona de transición entre el clima mediterráneo frío y el mediterráneo templado. Los bosques predominantes son los de coníferas y hayas, caracterizados por una frecuencia de incendios baja y una marcada variabilidad estacional y anual. En la región mediterránea el clima es netamente mediterráneo, con una clara influencia atlántica en su parte occidental y mayor continentalidad hacia el este. El bosque típico de esta región es esclerófilo mediterráneo, donde la frecuencia de incendios es intermedia, pudiendo afectar a superficies de medianas a grandes. El carácter de los incendios es unimodal, con un máximo absoluto en verano.

Material y métodos ❙ Información de teledetección La información de teledetección utilizada consiste en un conjunto de 454 imágenes adquiridas por el sensor MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo del satélite TERRA (https://lpdaac.usgs.gov/). El producto utilizado es el MOD09A, consistente en imágenes de reflectancia superficial que abarcan la zona del espectro que va desde el azul hasta los canales SWIR. Las imágenes utilizadas tienen una resolución espacial de 500 metros y son compuestos de 8 días, por lo que se dispone de 46 imágenes al año, es decir, 46 valores para cada píxel que compone la imagen. El periodo de estudio comprende desde febrero del año 2000 hasta diciembre del año 2009. Las imágenes se descargaron del ser26 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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vidor de la NASA y fueron reproyectadas al sistema de proyección UTM30N datum WGS-84. Se extrajeron los canales rojo (648 nm), infrarrojo cercano (858 nm) y SWIR1 (1240 nm) con los que se construyeron las series temporales. De esta forma se cuenta con series de tiempo de reflectancia a tres longitudes de onda durante un periodo de 10 años y cada 8 días aproximadamente. Finalmente, se calcularon los índices de vegetación NDVI y NDWI (ecuaciones 1 y

2) que serán utilizados para el cálculo del índice de riesgo FPI. NDVI = (ρnir – ρr / ρnir + ρr) (Eq.1) NDWI = (ρnir - ρswir1 / ρnir + ρswir1) (Eq.2) donde ρr, ρnir y ρswir representan la reflectancia en los canales rojo, infrarrojo cercano y SWIR1 respectivamente. Las series se suavizaron, en la medida de lo posible, mediante la identificación y eliminación de los posibles valores anómalos (outliers), utilizando umbrales definidos a partir de la media y la desviación típica de la serie temporal. Los valores

Teledetección y predicción

anómalos fueron sustituidos por la media entre el valor de la fecha anterior y el de la siguiente. En caso de que el valor de la fecha anterior o siguiente fueran anómalos se utilizó el primero no anómalo.

sarrollo Rural y Medio Ambiente del Gobierno de Navarra. Los datos meteorológicos de las estaciones de las provincias limítrofes fueron obtenidos de 17 estaciones meteorológicas de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Con objeto de obtener los resultados más precisos posibles se ha utilizado cada año el número máximo de estaciones disponibles (puesto que desde el año 2000 el número de estaciones disponibles en Navarra ha ido aumentando). Las variables utilizadas han sido la temperatura máxima y la humedad relativa mínima diaria para trabajar con la situación más adversa en lo referente a los incendios forestales. Los datos diarios se resumieron a 8 días para armonizarlos con los datos MODIS, que son compuestos de 8 días. De esta forma se calculó el valor medio de las temperaturas máximas (Tmax) y de las humedades relativas mínimas (Hrel) de las 8 fechas que corresponden a un compuesto de MODIS. A continuación, Tmax y Hrel fueron interpoladas espacialmente fecha a fecha para obtener mapas de Tmax y Hrel para cada fecha del periodo de estudio. La temperatura fue interpolada utilizando el método «inverso de la distancia» y la humedad relativa mínima mediante una regresión lineal múltiple siguiendo la ecuación 3.

❙ Información meteorológica La información meteorológica se obtuvo de las estaciones meteorológicas existentes en la Comunidad Foral de Navarra y en las provincias limítrofes. Estas últimas fueron utilizadas para asegurar una buena calidad de la información en los bordes del área de estudio. Los registros diarios de las estaciones meteorológicas de la Comunidad Foral de Navarra para el periodo 2000-2009 fueron proporcionados por el Departamento de De-

Hrel =72.1761-1.4181xTmax+0.0049xH (Eq.3)

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Donde H es la altitud (procedente del modelo digital del terreno de Navarra). ❙ Información auxiliar Se han utilizado el modelo digital de elevaciones (www.ign.es) y el mapa de combustibles de Navarra (www.marm.es). Este último utiliza como base los 13 modelos de combustible establecidos para el NFDRS (National Fire Danger Rating System) y adaptados a la vegetación española. En Navarra están presentes to-

dos los modelos de combustibles menos aquellos donde el fuego se propaga a través de los restos de cortas y operaciones selvícolas. Cada modelo de combustible lleva asociada una humedad de extinción, que representa la humedad a partir de la cual el combustible deja de entrar en ignición, y es utilizada en el cálculo del FPI. ❙ Cálculo del Fire Potential Index (FPI) El Fire Potential Index (FPI) se expresa de la siguiente manera: FPI = 100 x (1 - Hcm10hrfrac) x (1 - CVcor)

(Eq.4) donde FPI es el Fire Potential Index, el cual toma valores máximos de 100 cuando el riesgo es muy elevado y valores próximos a cero o negativos cuando no existe riesgo. Hcm10hrfrac representa la humedad del combustible fino y muerto y Cvcor representa la carga de combustible susceptible de arder. Los índices usados fueron el FPINDVI y el FPINDWI. Para su cálculo se siguió la formulación descrita por Huesca y otros[8]. ❙ Análisis estadístico de series temporales (AST) En primer lugar se realizó un estudio cualitativo de la evolución temporal del FPI en el periodo 2000-2009 para cuatro zonas con un tipo de vegetación y modelo de combustible representativos de la región. A continuación se llevó a cabo un análisis cuantitativo utilizando el análisis estadístico de series temporales[12]. Las series de tiempo de FPINDVI y FPINDWI de cada píxel se agruparon según su comportamiento utilizando los estadísticos descriptivos (media y varianza) y la función de autocorrelación. De esta forma, se definieron zonas del área de estudio con un comportamiento temporal similar, lo que permitió recoger la variabilidad temporal de toda el área de estuNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 27

Prevención de incendios

dio. Los estadísticos descriptivos nos permiten obtener de forma cuantitativa una primera idea sobre la naturaleza global del riesgo en cada zona. La función de autocorrelación mide la correlación del valor del riesgo distanciando un intervalo de tiempo, lo que permite evaluar la dinámica del riesgo y estimar su estabilidad a lo largo del tiempo, es decir, cómo de repetitivo es su patrón. Para cada zona con un comportamiento similar se desarrolló un modelo específico siguiendo la metodología propuesta por Box y otros[12], cuya estrategia es la construcción de un modelo estadísticamente adecuado que responda al principio de parametrización escueta (máxima simplicidad estructural y mínimo número de parámetros). Esta metodología se lleva a cabo en tres etapas: (1) Identificación, (2) Estimación y Validación, y (3) Predicción. En la primera etapa se estudia la estacionariedad y la estacionalidad de la serie y se identifican los órdenes de los términos Autorregresivo y de Medias móviles que debería contener el modelo. En la segunda etapa se estiman los parámetros del modelo y en la tercera, se verifica la adecuación estadística de las estimaciones a la serie analizada. La evaluación de las predicciones permite estimar su error, y aceptar el modelo estimado o rechazarlo, retornando a una nueva identificación. En este trabajo, en primer lugar se propuso un modelo para cada una de las zonas definidas previamente, y en un segundo paso se agruparon los modelos que tenían una estructura común. Los modelos se estimaron utilizando la serie temporal 2000-2008, dejando el año 2009 para realizar una predicción. La significación estadística de los modelos se estimó mediante el test t de Student y la ausencia de autocorrelación residual fue determinada a partir de tests Q(k) de Ljung y Box. La capacidad predictiva de los modelos se estimó mediante el estadístico U de Theil[20]. 28 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

Resultados ❙ Evolución temporal del FPI La figura 1 muestra el mapa de los modelos de combustibles agrupados en función del elemento propagador del fuego, pasto, matorral u hojarasca, así como la localización de los píxeles seleccionados para explicar la evolución temporal del riesgo entre los años 2000 y 2009. La zona 1 corresponde a cultivos de secano mediterráneos, principalmente cereal, en los que el elemento propagador es fundamentalmente el pasto. La zona 2, situada en la región alpina, está ocupada por bosques de coníferas donde el pino silvestre y el abeto son las especies dominantes y en donde el fuego se propaga principalmente por la hojarasca. En la Navarra del noroeste (región atlántica) se han seleccionado dos zonas (3 y 4). La zona 3 está ocupada por bosques de frondosas caducifolias de hayas. Este tipo de bosque es muy cerrado y no permite la presencia de sotobosque, por lo que el fuego se propaga principalmente por la hojarasca. En la zona 4 predominan los bosques de frondosas caducifolias de robles y castaños. Estos bosques son más abiertos, por lo que suelen ir acompañados por un sotobosque de matorral que se convierte en el elemento propagador del fuego. La figura 2 muestra la evolución temporal del FPINDVI y el FPINDWI en las zonas representativas indicadas en la figura 1. En los cultivos herbáceos de la región mediterránea (figura 2a) se observa un comportamiento de riesgo de ambos índices casi idéntico. El riesgo presenta un patrón unimodal con los valores máximos centrados en verano de forma inequívoca. En las masas boscosas de la zona norte (figuras 2b, 2c y 2d) se observa que el riesgo estimado con el FPINDWI es siempre considerablemente mayor que el estimado por el FPINDVI excepto en el

invierno, cuando el riesgo es menor. En los bosques de coníferas de la zona alpina (figura 2b) se observa un patrón anual de riesgo más evidente cuando se estima con FPINDWI. El FPINDVI presenta un patrón muy irregular. Los bosques de frondosas (figura 2c) presentan unos valores de FPINDWI y FPINDVI similares durante el invierno y principio de primavera. Sin embargo, presentan una tendencia de riesgo opuesta en la transición al verano, siendo el riesgo creciente cuando se utiliza el FPINDWI y decreciente con el FPINDVI. En el otoño los valores de los dos índices vuelven a ser similares. En los bosques abiertos de frondosas caducifolias con sotobosque de matorral (figura 2d) aparece un comportamiento similar en

Figura 1. Modelos de combustible agrupados en función del elemento propagador del fuego. Los números entre paréntesis hacen referencia a las cuatro zonas donde se han extraído las firmas temporales de FPINDVI y FPINDWI. (1) Cultivo de secano de la región mediterránea. (2) Bosque de coníferas de la región alpina. (3) Bosque de frondosas caducifolias de la región atlántica. (4) Bosque abierto de frondosas caducifolias con sotobosque de matorral de la región atlántica.

Teledetección y predicción

Abr 09

Abr 08

Abr 07

Abr 06

Abr 05

Abr 04

Abr 03

Abr 02

Abr 01

Abr 00

FPI

a.

b.

Abr 09

Abr 08

Abr 07

Abr 06

Abr 05

Abr 04

Abr 03

Abr 02

Abr 01

Abr 00

FPI

El ‘Fire Potential Index’ es un indicador dinámico del riesgo de incendios que combina información sobre el tipo de combustible, con información meteorológica y con información del estado de la vegetación proveniente de imágenes de teledetección

❙ Zonificación del área de estudio La figuras 4a y 4b muestran la distribución espacial de los estadísticos descriptivos (media y varianza) para FPINDVI y

Abr 09 Abr 09

Abr 07 Abr 07

Abr 08

Abr 06 Abr 06

Abr 08

Abr 05 Abr 05

Abr 04 Abr 04

Abr 02 Abr 02

Abr 03

Abr 01 Abr 01

Abr 03

Abr 00 Abr 00

d. FPI

invierno, primavera y otoño. Durante el verano presentan un comportamiento opuesto tanto en valores como en tendencia, presentando el FPINDWI valores más altos que el FPINDVI. Las figuras 3a y 3b muestran la función de autocorrelación hasta 150 retardos (algo más de 3 años) calculada para las series de FPINDVI y FPINDWI en las zonas seleccionadas (figura 1). Se observa que en los pastos mediterráneos la autocorrelación es alta y positiva en los dos índices en el retardo 1 (앓 8 días) y en el retardo 46 (앓 1 año) y muy negativa en el retardo 23 (앓6 meses). En las coníferas de la zona alpina la función de autocorrelación del FPINDWI presenta valores similares a los de pasto, mientras que los valores de autocorrelación del FPINDVI son muy bajos e irregulares para todos los retardos. Las frondosas de la región atlántica con elemento propagador hojarasca muestran valores ligeramente más altos de autocorrelación para los dos índices. Las frondosas de la región atlántica con sotobosque de matorral presentan un patrón similar al de las coníferas, en los dos índices.

FPI

c.

FPINDVI

FPINDWI

Figura 2. Evolución del riesgo calculado a partir de los dos índices en las cuatro zonas seleccionadas entre los años 2000 y 2009. (a) Cultivo de secano de la región mediterránea,(b) Bosque de coníferas de la región alpina, (c) Bosque de frondosas caducifolias de la región atlántica, (d) Bosque abierto de frondosas caducifolias con sotobosque de matorral de la región atlántica.

FPINDWI respectivamente; la tabla 1 muestra sus valores medios por modelo de combustible. Los modelos de combustible que se propagan a través de la hojarasca o matorral están caracterizados por una media más alta y una varianza más baja que los que se propagan por el pasto. Las figuras 5a y 5b muestran la distribución espacial de la autocorrelación a 8 días, a 6 meses y a 1 año, para FPINDVI

y FPINDWI respectivamente. Se puede observar un gradiente norte-sur claro sobre todo en las autocorrelaciones a 8 días y a 1 año. La zona sur de Navarra presenta valores más altos y positivos que la zona norte. En todos los casos la autocorrelación a 6 meses es negativa; sin embargo, en el norte toma valores más próximos a cero. Los resultados de estos análisis (tabla 1 y figuras 5a y 5b) muestran que las zoNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 29

Prevención de incendios

a. 1 año

2 años

Autocorrelación FPINDVI

6 meses

Retardo

b. 1 año

2 años

Autocorrelación FPINDWI

6 meses

Retardo

Cultivo mediterráneo de secano Bosque de coníferas de la región alpina Bosque de frondosas de la región atlántica Bosque abierto de frondosas de la región atlántica

Figuras 3a y 3b. Autocorrelación hasta 150 periodos de retorno del riesgo calculado a partir del FPINDVI (a) y FPINDWI (b) en las cuatro zonas seleccionadas entre los años 2000 y 2009.

nas con similares estadísticos y autocorrelaciones a 8 días y 1 año corresponden principalmente a los tipos de combustible y zonas bioclimáticas. Esto nos ha llevado a definir una zonificación previa basada en la combinación de estas dos variables y en la presencia de píxeles puros dentro de cada clase. El resultado ha sido una zonificación «tipo de

combustible - región bioclimática» compuesta por 26 clases. ❙ Construcción de modelos de predicción del riesgo de incendios Utilizando la zonificación obtenida en el apartado anterior se ha desarrollado un modelo para cada clase. Para ello se han utilizado los valores medios de las

series temporales correspondientes a los píxeles puros incluidos completamente en cada zona. Los modelos construidos muestran una alta significación estadística en las estimaciones de sus coeficientes, medida por tests t de Student, así como una alta probabilidad de ausencia de autocorrelación residual calculada a partir de tests Q(k) de Ljung y Box. Así, para la mayoría de los coeficientes estimados se ha obtenido un estadístico t de Student superior a 2 en valor absoluto. Para todos los modelos se han obtenido valores muy bajos del test Q(k) de Ljung y Box, para periodos de medio, uno y dos años (23, 46 y 92 retardos). La probabilidad de rechazar autocorrelación residual en estos modelos (pérdida de información relevante al explicar la variable en el modelo) para cualquier retardo es mayor de 0,05 (salvo en 5 casos) y en algunos casos mayor de 0,8 (80%). Este ha sido el criterio utilizado para la evaluación del ajuste global de los modelos. En una segunda etapa se han agrupado las clases de la fase anterior en función de la coincidencia en el tipo de estructura del modelo autorregresivo. Las tablas 2 y 3 muestran los nuevos grupos, su composición, los retardos significativos de los modelos autorregresivos seleccionados, y su capacidad predictiva estimada mediante el coeficiente U de Theil, para FPINDVI y FPINDWI respectivamente. Todos los modelos presentan una estructura con un parámetro autorregresivo a muy corto plazo (1,2 y 3 retardos 앓 8, 16 y 24 días) y otro a largo plazo (45 y 46 retardos 앓 aproximadamente 1 año). En todos los casos (excepto en el de matorral–arbolado atlántico), el modelo esti-

La cobertura espacio-temporal de algunos sistemas de teledetección hace que la información proporcionada sea especialmente apropiada como componente indicador del estado de la vegetación dentro de los índices de riesgo 30 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

Teledetección y predicción

En la región mediterránea ambos índices muestran un comportamiento casi idéntico, mientras que en las regiones atlántica y alpina el FPINDWI parece recoger mejor el riesgo del verano Tabla 1. Media y varianza del riesgo estimado con el FPINDVI y el FPINDWI para cada modelo de

Discusión

combustible.

Modelo de combustible

Media

1 2

FPINDVI

FPINDWI

Varianza

Media

Varianza

-1.87

345.54

-2.64

397.86

6.59

207.94

7.58

256.42

3

27.04

37.81

38.26

50.03

4

21.78

37.81

28.51

121.22 122.55

5

18.14

67.17

25.51

6

29.30

74.48

38.99

88.76

7

40.78

110.19

56.93

23.94

8

29.48

52.06

44.29

63.37

9

28.79

64.54

39.32

68.57

ma una relación significativa a medio plazo (21, 22 y 23 retardos 앓 aproximadamente 6 meses) de carácter negativo y valores especialmente bajos en la zona sur de Navarra. En los modelos con presencia de pasto se estima una relación, significativa de bajo valor y negativa a 10 retardos (앓 aproximadamente 2.5 meses). El coeficiente U de Theil muestra valores muy bajos en todos los modelos excepto en los de los pastos, aunque en estos la mayor parte de su valor se acumula en el parámetro de la covarianza, lo que indica que los errores son aleatorios y la adecuada capacidad predictiva de los modelos. Con los modelos seleccionados se ha elaborado la predicción del riesgo para el año 2009 (46 fechas) únicamente del FPINDWI, puesto que es el índice que presenta mejor capacidad predictiva. La figura 6 muestra las predicciones de FPINDWI para al año 2009 junto con el valor calculado. Como puede observarse, las estimaciones recogen de manera precisa el patrón general del riesgo, estando prácticamente todas las predicciones situadas dentro del intervalo de confianza.

❙ Evolución temporal del FPI La similitud en el comportamiento de ambos FPIs en los cultivos herbáceos de la región mediterránea (figura 2a) es debida a que en estos ecosistemas la actividad fotosintética de las especies está perfectamente sincronizada con el contenido de humedad de la vegetación. De esta forma, el patrón descrito por los índices de vegetación NDVI (relacionado

a.

b.

Figuras 4a y 4b. Mapas de media y varianza del riesgo estimado con el FPINDVI (a) y el FPINDWI (b) para el periodo de estudio.

Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 31

Prevención de incendios

con la actividad fotosintética) y NDWI (relacionado con la humedad) es el mismo. La función de autocorrelación (alta y positiva –figuras 5a y 5b– en los dos índices a corto plazo y a un año) confirma un ciclo anual muy marcado que coincide con el patrón de la región mediterránea[1], pues este es el modelo que domina en la zona. La mayor irregularidad presentada por el FPINDVI en los bosques de coníferas de la zona alpina (figura 2b) queda confirmada por la función de autocorrelación, que no presenta valores significativos a ningún periodo de retardo. Por otra parte, la función de autocorrelación del FPI NDWI presenta autocorrelaciones significativas a cor-

En este trabajo se ha integrado el análisis estadístico de series de tiempo en los ámbitos de la teledetección y los incendios. Esto ha permitido descubrir patrones dinámicos del riesgo durante el periodo de estudio to, medio y largo plazo, confirmando la presencia de un patrón anual. La diferencia entre los dos índices se podría explicar por la presencia de nubes muy frecuentes en esta zona, incluso en el verano. Esto introduce un nivel de ruido en las series de NDVI que distorsionaría la información, mientras que su efecto en las series de NDWI es menor por estar calculado a partir de bandas situadas a mayor longitud de onda.

En los bosques de frondosas en los que el fuego se propaga a través de la hojarasca la función de autocorrelación para los dos índices muestra un patrón anual claro con valores más significativos en el FPINDVI (figura 2c). La diferencia más importante entre ellos ocurre durante el verano, cuando el FPINDVI presenta valores muy bajos y el FPINDWI muestra sus valores máximos. Esta divergencia es probablemente debida a que el

a.

b.

Figuras 5a y 5b. Mapas del valor de la función de autocorrelación del FPINDVI (a) y del FPINDWI (b) a 8 días, a 6 meses y a 1 año en Navarra. 32 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

Teledetección y predicción

Tabla 2. Modelos seleccionados, estructura y capacidad predictiva estimada mediante el coeficiente U de Theil para el índice FPINDVI. Código grupo

Descripción

Modelos agrupados

Retardos significativos

U

Coeficiente de Theil P.sesgo P.varianza P.covarianza

1

Pastos alpinos y atlánticos

AP1, AP2, AT1 y AT2

1, 3, 10, 22, 46

0,1938

0,0002

0,2433

2

Pasto alpino y altántico tipo2

AP3, AT3

1, 2, 10, 22, 46

0,0733

0,0249

0,4658

0,7565 0,5093

3

Pastos mediterráneos

M1 y M2

1, 2, 3, 10, 22, 46

0,2102

0,0684

0,2709

0,6607

4

Pasto-matorral mediterráneos

M3

1, 2, 3, 6, 7, 11, 21, 46

0,0613

0,1388

0,3219

0,5393

5

Matorral alpino y atlántico

AP4, AP5,AT4, AT5,

1, 2, 10, 23, 46

0,1409

0,0629

0,5778

0,3593

6

Matorral mediterráneo

M4, M5 y M6

1, 2, 3, 10, 21, 46

0,1132

0,1095

0,5388

0,3517

7

Matorral alpino y atlántico

AP6, AT6

1, 9, 27, 46

0,0778

0,0624

0,6069

0,3307

8

Matorral-arbolado atlántico

AT7

1, 2, 3, 11, 23, 45, 46

0,0624

0,0029

0,2154

0,7817 0,9629

9

Matorral-arbolado mediterráneo

M7

1, 2, 12, 21, 46

0,0464

0,0297

0,0074

10

Arbolado alpino y atlántico

AP8, AP9, AT8 y AT9

1, 9, 23, 45, 46

0,0663

0,0001

0,2632

0,7367

11

Arbolado mediterráneo

M8 y M9

1, 3, 10, 21, 46

0,0707

0,1335

0,4865

0,3800

Tabla 3. Modelos seleccionados, estructura y capacidad predictiva estimada mediante coeficiente U de Theil para el índice FPINDWI. Código grupo

Descripción

Modelos agrupados

Retardos significativos

U

Coeficiente de Theil P.sesgo P.varianza P.covarianza

1

Pastos alpinos y atlánticos

AP1, AP2, AT1 y AT2

1, 3, 10, 21, 23, 34, 45, 46, 55

0,1666

0,0246

0,2734

0,7020

2

Matorral alpino y altántico

AP3, AP4, AP5, AP6, AT3, AT4, AT5, AT6

1, 3, 10, 21, 23, 34, 46

0,1065

0,0203

0,4752

0,5045

3

Pastos mediterráneos

M1 y M2

1, 3, 10, 21, 45, 46

0,1744

0,0699

0,3037

0,6264

4

Pasto-matorral mediterráneos

M3

1, 2, 3, 10, 21, 46

0,0472

0,0257

0,3459

0,6284

5

Matorral mediterráneo

M4, M5 y M6

1, 3, 4, 10, 22, 42, 46

0,0833

0,0725

0,2865

0,6410

6

Matorral-arbolado atlántico

AT7

1, 3, 10, 34, 42, 46

0,0327

0,1316

0,2185

0,6499

7

Matorral-arbolado mediterráneo

M7

1, 3, 21,23, 46

0,0282

0,0090

0,1675

0,8235

8

Arbolado alpino

AP8, AP9

1, 3, 22, 42, 46

0,0629

0,0032

0,3416

0,6551

9

Arbolado atlántico

AT8 y AT9

1, 3, 16, 22, 34, 42, 46

0,0500

0,0247

0,3445

0,6308

10

Arbolado mediterráneo

M8 y M9

1, 3, 10, 21, 23, 46

0,0500

0,0416

0,2990

0,6594

NDVI es más dependiente de la actividad fotosintética, por lo que responde muy directamente a los cambios fenológicos (muy marcados en las frondosas caducifolias), lo que se manifiesta en los mayores valores absolutos de autocorrelación. De esta forma, la presencia del follaje durante el verano da lugar a una componente de carga viva muy alta en el FPINDVI, y con ello una estimación muy baja de combustible susceptible de arder. Por otro lado, el NDWI, más relacionado con la humedad, responde más directamente a las condiciones atmosféricas, y por ello estima un riesgo más alto en verano, siendo capaz de detectar el estrés hídrico de la vegetación según avanza el verano.

En los bosques abiertos de frondosas caducifolias con sotobosque de matorral (figura 2d) la función de autocorrelación muestra un patrón claro en el índice FPINDWI, mientras que en el FPINDVI no muestra autocorrelaciones significativas a ningún periodo de retardo. En este ecosistema el ciclo fenológico captado por los índices de vegetación es el resultado de la mezcla del sotobosque perenne de matorral y el arbolado caducifolio. Esto se refleja en una gran irregularidad a lo largo del año, sobre todo cuando se utiliza el FPINDVI, en el que la dinámica fenológica tiene un gran peso. Esto se manifiesta claramente en la función de autocorrelación. Sin embargo, las series de FPINDVI sí muestran una

disminución del riesgo en la primavera, cuando la frondosa inicia su actividad vegetativa, aunque menos acusada que en el caso de frondosas sin sotobosque. Esto se pone de manifiesto asimismo durante el invierno, cuando el verdor del sotobosque da lugar a valores más bajos de FPINDVI (porque detecta más carga de vegetación viva, matorral) que en el ecosistema anterior. Por otro lado, el FPINDWI sigue un patrón similar al del ecosistema anterior, estimando los mayores valores de riesgo en verano. Los resultados del análisis espacial de los estadísticos básicos y las autocorrelaciones a 8 días, 6 meses y un año indican que se puede proponer una zonifiNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 33

Prevención de incendios

Pastos Mediterráneo

Matorral Alpino y Atlántico

Pastos-Alpinos y Atlánticos

Pastos-matorral Mediterráneo

50

50

40

70

40 20

40

60 30

20

FPI NDWI

-20

20

30

FPI NDWI

FPI NDWI

FPI NDWI

0

10 0

-40

50

40

-10 10

30

-60 -20 0

-80

20

-30

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

Año 2009

Año 2009

Año 2009

Año 2009

Matorral-Arbolado Mediterráneo

Matorral-Arbolado Atlántico 68

75

64

70

60

65

Arbolado Atlántico

Arbolado Alpino 65

70

60 60

60

52

55

48

50

44

45

50

50

FPI NDWI

56

FPI NDWI

FPI NDWI

FPI NDWI

55

40

45 40 35

30 30 20

25

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

Año 2009

Año 2009

Año 2009

Año 2009

Valor original

Valor previsto

Intervalo de confianza

Figura 6. Predicciones del FPINDWI para cada uno de los 10 grupos durante el año 2009.

cación preliminar basada en zona bioclimática y modelo de combustible. Los modelos de combustible han mostrado medias y varianzas muy diferentes, lo que indica distintos niveles de riesgo y variabilidad a lo largo del año. Por otro lado, la función de autocorrelación ha mostrado un patrón distinto entre regiones bioclimáticas, lo que indica que la estabilidad del patrón del riego es muy diferente. Por ejemplo, la mayor autocorrelación a 1 año en la zona mediterránea se debe probablemente a que la sequía estival es muy regular y constante, por lo que confiere estabilidad al riesgo. Sin embargo, en el norte, más fresco y húmedo, la limitación hídrica no es una 34 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

constante anual, por lo que el patrón del riesgo presenta más variabilidad entre años. Estos resultados nos han llevado a definir preliminarmente un modelo específico para cada combinación «modelo de combustible–zona bioclimática». En todos los casos los modelos propuestos son modelos autorregresivos, los cuales modelizan la variable en función solamente de su pasado, estando las principales diferencias entre ellos en

su estructura (retardos necesarios para modelizar el riesgo). En una segunda fase se han agrupado los modelos que comparten una misma estructura y las predicciones se han llevado a cabo solo para el FPINDWI por mostrar mejor capacidad predictiva. Las 26 clases originales han sido agrupadas en 10 para este índice. Los pastos puros atlánticos y alpinos presentan un comportamiento similar, por lo que se han agrupado en una misma

Se ha podido modelizar y predecir el riesgo con un mismo tipo de modelo, en concreto el autorregresivo. Esto simplifica la predicción porque el riesgo solo depende de su propia historia

Teledetección y predicción

Matorral Mediterráneo 60

50

FPI NDWI

40

30

20

10

lor en el pasado reciente y que tiene un comportamiento similar al del año anterior en esas mismas fechas. La relación significativa encontrada a medio plazo, de carácter negativo (excepto en el matorral–arbolado atlántico), puede explicar la influencia que tiene el riesgo de la primavera sobre el del otoño, de forma que primaveras húmedas darían lugar a mucha biomasa y, por lo tanto, a mayor

riesgo al final del verano y en otoño. La relación, significativa de bajo valor y negativa, a aproximadamente 2.5 meses, encontrada en los modelos con presencia de pasto, puede ser explicada porque el modelo esté capturando una relación dinámica en el riesgo asociada a la evolución de algunos combustibles de corto periodo vegetativo, como pueden ser algunos ecosistemas de pastos.

0

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

Año 2009

Arbolado Mediterráneo 60

FPI NDWI

50

40

30

20

10

e. b. ar. br. ay. n. ul. o. p. ct. ov. ic. En Fe M A M Ju J Ag Se O N D

Año 2009

Latinstock

clase. Por otro lado, los dos modelos de combustible de arbolado (8 y 9) se han unido pero se ha mantenido la distinción entre zonas bioclimáticas. El matorral con distintos niveles de asociación con pasto y arbolado atlánticos y alpinos se ha agrupado, excepto el matorralarbolado atlántico, que se ha tenido que modelizar independientemente. En la región mediterránea se han definido tres clases de matorral según su asociación al pasto o al arbolado. Todos los modelos comparten una estructura común con un parámetro autorregresivo a muy corto plazo y otro a largo plazo. Esto indica que el valor del riesgo depende en gran medida de su vaNº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 35

Prevención de incendios

Conclusiones En este trabajo se ha modelizado el riesgo de incendio utilizando dos índices: el FPINDVI y el FPINDWI. En la región mediterránea ambos índices muestran un comportamiento casi idéntico mientras que en las regiones atlántica y alpina el FPINDWI parece recoger mejor el riesgo del verano, probablemente por estar más vinculado a la humedad. Asimismo, este índice presenta mejor capacidad predictiva. Se ha demostrado que la combinación tipo de combustible–región bioclimática da lugar a clases con un comportamiento característico del riesgo. Asimismo, se ha podido modelizar y predecir el riesgo con un mismo tipo de modelo, concretamente el autorregresivo. Esto

Teledetección y predicción

simplifica la predicción porque el riesgo solo depende de su propia historia, sin tener en cuenta variables auxiliares. En este trabajo se ha integrado el análisis estadístico de series de tiempo en el ámbito de la teledetección y en el de los incendios. Este es un enfoque novedoso y original. Por los resultados obtenidos, creemos que esta metodología tiene un gran potencial en el ámbito de los incendios, tanto en el aspecto científico como en el de la gestión. Además, estas metodologías pueden ser fácilmente extrapolables a otros ámbitos medioambientales. ◆

A MODO DE GLOSARIO FPI: Fire Potential Index. FPINDWI: Fire Potential Index alculado con el índice NDWI. FPINDVI: Fire Potential Index calculado con el índice NDVI. NDVI: Normalized Difference Vegetation Index. NDWI: Normalized Vegetation Water Index. AST: Análisis estadístico de series temporales AR: Modelo autorregresivo. MA: Modelo media-móvil. ARMA: Modelo autorregresivo y media-móvil. ARIMA: Modelo autorregresivo y media-móvil con término de integración. MODIS: MODerate resolution Imaging Spectroradiometer. ρr: Reflectancia en el canal rojo. ρnir: Reflectancia en el canal infrarrojo cercano. ρswir: Reflectancia en el canal SWIR 1. Tmax: Temperatura máxima. Hrel: Humedad relativa mínima.

AGRADECIMIENTOS

H: Altitud.

Este trabajo ha sido financiado gracias a una ayuda a la investigación concedida por FUNDACIÓN MAPFRE.

Hcm10hrfrac: Humedad del combustible fino y muerto. Cvcor: Carga de combustible susceptible de arder.

PARA SABER MÁS [1] Vélez, R. y otros. La defensa con-

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36 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

Medio ambiente

Implicaciones ambientales de la actividad del taller y cumplimiento legal

Normativa ambiental en la

REPARACIÓN de Los talleres de reparación de vehículos han realizado múltiples cambios en sus hábitos de trabajo debido a la normativa ambiental que les afecta. Como muestra de ello, se aprecia una mejora, en general, de su imagen. Este avance es reflejo del evidente esfuerzo del sector por adaptarse a unos requerimientos legales, dispersos en diferentes normas y que se reúnen en este artículo.

Por RAQUEL ADANERO BEJERANO. Licenciada en CC Químicas. Técnico del departamento de Ingeniería de CESVIMAP, Centro de Experimentación y Seguridad Vial MAPFRE.

uál es la repercusión ambiental de la actividad de un taller de reparación de vehículos? El taller, para realizar las reparaciones, toma del medio ambiente –directa o indirectamente– una serie de recursos que utiliza y transforma. Finalmente, aquello que ya no es útil, lo desecha de nuevo a la naturaleza. Cuando se conocen estas actividades y su repercusión ambiental es más fácil comprender la causa de los requerimientos legales. (tabla 1) Los aspectos ambientales son los recursos necesarios y las entregas al me-

C

38 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

VEHÍCULOS dio ambiente. En concreto, conforman el objeto de aplicación de la normativa ambiental, por su capacidad para interactuar con el medio ambiente y causar daños al entorno.

Normativa ambiental aplicable al sector Existe una gran cantidad de normas medioambientales, lo que dificulta llegar a conocer qué acciones se deben desarrollar para el cumplimiento de los requisitos legales que contienen. En función de los aspectos a los que se refiere puede consultarse la normativa aplicable en las webs del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente y de las comunidades autónomas, en las secciones de medio ambiente.

Latinstock

Obligaciones generales. Licencia ambiental La actividad del taller de reparación está sujeta a la concesión de licencias por parte del ayuntamiento; una de ellas es la ambiental. Establece qué medidas de protección ambiental son imprescindibles, en función del tipo de actividad y de la capacidad de producción de la empresa. Estas medidas deben preverse antes de iniciar la actividad y, en todo momento, el taller está obligado a cumplirlas, atendiendo el periodo de vigencia de la licencia. Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 39

Medio ambiente

Tabla 1. Repercusiones ambientales de la actividad de los talleres. Necesidades ambientales

Taller de reparación

Entregas ambientales Residuos

Energía

Emisiones atmosféricas

Materias primas

Aguas residuales

Agua

Contaminación del suelo

Suelo

Generación y gestión de residuos En la reparación de vehículos se origina gran cantidad de residuos: chatarra, neumáticos, pinturas, aceite usado, etc. (Tabla 2). Por su volumen y peligrosidad, hay que gestionarlos de manera adecuada. La Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, establece qué obligaciones debe cumplir el taller como productor o poseedor inicial de residuos. Ha de realizar el tratamiento de los residuos por sí mismo, encargarlo a una empresa registrada, o entregarlos a una entidad pública o privada de recogida de residuos. Independientemente de la forma elegida, debe acreditar documentalmente la correcta gestión de los residuos comerciales no peligrosos ante el órgano ambiental local o acogerse al sistema público de gestión que exista. La ordenanza local indica cómo entregar los residuos domésticos. Habitualmente, existe la contratación de gestores de residuos y la participación voluntaria en sistemas integrados de gestión (SIG). Antes de contratar los servicios de gestores y transportistas autorizados en cada comunidad autónoma, el taller debe consultar quiénes son y qué residuos retiran/gestionan cada uno de ellos (información disponible en las webs de medio ambiente de las comunidades autónomas, sección: calidad ambiental). Los SIG también requieren la autorización previa de las comunidades autóno40 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

mas donde se implanten. Existen SIG para la gestión de aceites usados, neumáticos fuera de uso, envases, pilas y acumuladores, lámparas, equipos eléctricos y electrónicos, etc. El taller debe cumplir con los trámites y condiciones establecidos por ellos. Tabla 2. Residuos peligrosos en el taller. ❙ Lámparas con mercurio. ❙ Pilas botón. ❙ Líquidos limpiaparabrisas. ❙ Airbags no activados. ❙ Carbón activo de cabinas de pintura. ❙ Lodos de separadora de grasas de las aguas. ❙ Envases de aerosoles usados. ❙ Aceites usados y filtros de aceite de vehículos. ❙ Baterías. ❙ Anticongelante. ❙ Líquido de frenos. ❙ Filtros de gasoil y gasolina. ❙ Disolventes de limpieza de piezas. ❙ Productos de pintura caducados. ❙ Disolventes de limpieza de equipos de aplicación de pintura.

Trámites administrativos del productor de residuos Antes de comenzar sus actividades, el taller debe comunicarlo al órgano competente de su comunidad autónoma –requisito aplicable a todos los productores de residuos peligrosos, o que generen más de 1.000 toneladas anuales de

❙ Gas de aire acondicionado. ❙ Pastillas de freno con amianto. ❙ Fangos de reciclaje de disolvente. ❙ Restos de pinturas usadas. ❙ Filtros de cabinas impregnados con pintura. ❙ Papeles y plásticos de enmascarar impregnados de pintura. ❙ Polvo de lijado. ❙ Absorbentes impregnados en pintura, aceites u otros RP. ❙ Recipientes que han contenido residuos o sustancias peligrosas. Etiquetado correcto del residuo.

Reparación de vehículos y normativa ambiental

La licencia ambiental establece las medidas de protección ambiental en función de la actividad y producción de la empresa la obligación de presentar, cada cuatro años, un estudio de minimización de estos residuos para los pequeños productores.

El almacén de residuos peligrosos debe estar debidamente protegido.

residuos no peligrosos–. Esta comunicación contendrá la información del anexo VIII de la Ley 22/2011, dando lugar a su inscripción en el «Registro de producción y gestión de residuos» que cada comunidad autónoma mantiene actualizado.

Un taller puede ser pequeño productor de residuos peligrosos si la cantidad anual que genera no excede los 10.000 kilogramos y puede tramitar su solicitud de inscripción en el «Registro de pequeños productores de residuos». La Ley 22/2011 anula expresamente

Gestión de los residuos peligrosos Residuos peligrosos son aquellos que pueden afectar a la salud humana, al medio ambiente o a la seguridad. Deben gestionarse según el RD 833/88 y el RD 952/97, en tanto no se opongan a lo descrito en la Ley 22/2011. Además de los trámites administrativos necesarios para los productores de residuos peligrosos –a excepción de los pequeños productores–, el taller puede estar obligado a constituir una garantía financiera para cubrir las responsabilidades que puedan originar sus actividades al causar dichos residuos. El titular debe separar, etiquetar y almacenar los residuos peligrosos, así como mantener los documentos que garanticen su correcta gestión. La separación de los residuos evita mezclas que aumenten su peligrosidad

Tabla 3. Sanciones establecidas en la Ley de Residuos (Ley 22/2011, art. 47). Tipo de infracción

Multa

Leve

No peligrosos: Hasta 900 €

Otras sanciones

Peligrosos: Hasta 9.000 € Grave

Muy grave

No peligrosos: De 901 a 45.000 €

Inhabilitación para el ejercicio de la actividad por tiempo inferior a un año.

Peligrosos: De 9.001 a 300.000 €

Revocación de la autorización o suspensión de la misma por un tiempo de hasta un año.

No peligrosos: De 45.001 a 1.750.000 €

Inhabilitación para la actividad entre uno y diez años.

Peligrosos: De 300.001 a 1.750.000 €

Clausura temporal o definitiva, total o parcial, de instalaciones o aparatos por un plazo máximo de cinco años.

Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 41

Medio ambiente

o dificulten su posterior gestión. Por eso, los envases y sus cierres deben estar en perfectas condiciones, ser resistentes a la naturaleza del contenido y que no formen con él combinaciones peligrosas. Sobre ellos figurará de forma visible una etiqueta (tamaño mínimo de 10 x 10 cm) que indique clara, legible e indeleblemente su contenido, el código de identificación del residuo, la naturaleza de los riesgos que presenta (pictogramas y/o frases R, aquellos enunciados que especifican la naturaleza de los riesgos de las sustancias químicas y preparados

La actividad del taller genera distintos tipos de contaminantes atmosféricos.

Tabla 4. Sección del catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera (RD 100/2011).

Renovación del acabado de vehículos

Grupo

Código

c.c.d > 200 t/año o de 150 kg/h

A

06 01 02 01

c.c.d ≤ 200 t/año o de 150 kg/h y > 0,5 t/año

---

06 01 02 03

c.c.d ≤ 0,5 t/año

---

06 01 02 04

Tabla 5. Sección del catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera (RD 100/2011).

Actividad

Grupo

Código

Calderas de P.t.n. >= 300 MWt

A

03 01 01 00 03 01 02 00

a.e.a., de P.t.n. < 300 MWt y >= 50 MWt

A

a.e.a., de P.t.n. < 50 MWt y > 20 MWt

B

03 01 03 01

a.e.a., de P.t.n. 2,3 MWt(1)

B

03 01 03 02

a.e.a., de P.t.n. = 70 kWt (1)

C

03 01 03 03

a.e.a., de P.t.n.. < 70 kWt

-

03 01 03 04

Otros hornos sin contacto no especificados en otros epígrafes con P.t.n. > 2,3 MWt a.e.a., de P.t.n. 70 kWt

B

03 02 05 09

C(2)

03 02 05 10

A

03 03 26 34

Equipos de secado, granulado o similares o de aplicación de calor por contacto directo con gases de combustión, no especificados en otros epígrafes, de potencia térmica nominal => 20 MWt P.t.n. => 2,3 MWt y < 20 MWt

B(2)

03 03 26 35

P.t.n. => 70 kWt y < 2,3 MWt

C(2)

03 03 26 36

P.t.n. < 70 kWt

-(2)

03 03 26 37

(2) Las actividades pertenecientes al grupo B pasarán a considerarse como grupo A; las pertenecientes al grupo C pasarán a considerarse grupo B y las actividades sin grupo pasarán a considerarse grupo C a criterio del órgano competente de la comunidad autónoma, en el caso en que se utilicen sustancias peligrosas o la actividad se desarrolle a menos de 500 m de alguno de los siguientes espacios: núcleos de población; espacios naturales protegidos, incluidas sus zonas periféricas de protección; espacios pertenecientes a la Red Natura 2000, y áreas protegidas por instrumentos internacionales. a.e.a: actividades especificadas en el epígrafe anterior

42 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

peligrosos), la fecha de envasado y el nombre, dirección y teléfono del titular del residuo. Habrá de disponerse una zona para almacenar los residuos peligrosos, observando los plazos máximos de almacenamiento. La Ley 22/2011 establece: seis meses para los peligrosos (el órgano competente de las comunidades autónomas podrá modificarlo por causas justificadas, garantizando la protección de la salud humana y del medio ambiente) o, si son residuos no peligrosos, un año, si se van a eliminar, y dos, si se van a valorizar, es decir, convertirlos en materia prima o energía. Los plazos comienzan a computar desde que se depositan los residuos en el lugar de almacenamiento. Para garantizar las condiciones de seguridad ambiental, aunque las normas no indican obligaciones concretas, el almacén de residuos peligrosos debe estar situado en una zona exterior (o, si es interior, bien ventilada y alejada de fuentes de calor), disponer de suelo estanco, estar a cubierto de la lluvia y poseer sistemas de retención de derrames por si sucede una rotura accidental de los envases. Para gestionar los residuos peligrosos se exigen una serie de protocolos que de-

Reparación de vehículos y normativa ambiental

La Ley 22/2011 establece la obligación de presentar cada cuatro años un estudio de minimización de residuos PELIGROSOS EXCEPTO PARA LOS PEQUEÑOS PRODUCTORES muestran la adecuada gestión y el control interno y que deben conservarse un mínimo de cinco años. Son documentos de aceptación de cada residuo peligroso, notificaciones de traslado, documentos de control y seguimiento (o justificantes de entrega de residuos peligrosos para pequeños productores) y registro de los residuos entregados.

Normativa particular en relación con sustancias y residuos peligrosos Además de la ley genérica de residuos y de los reglamentos de desarrollo, una amplia normativa puede afectar a los talleres de reparación de vehículos, según las sustancias que manipulan y el tipo de residuos que producen (anexo legislativo).

La separación de los residuos evita mezclas peligrosas.

Prevención de la contaminación atmosférica La actividad del taller genera principalmente distintos tipos de contaminantes atmosféricos: gases de combustión de calderas de calefacción, cabinas de pintado, motores, etc., y las emisiones derivadas del pintado de vehículos y del consumo de disolventes en general, etc. La Ley 34/2007 es la ley básica para la prevención de la contaminación atmosférica. En ella se establece el catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera (CAPCA), actualizado por el RD 100/2011, que también incluye las disposiciones básicas para aplicar la ley. El taller debe consultar este catálogo para conocer a qué grupo corresponde por su potencial contaminador. Las instalaciones más contaminantes pertenecen al grupo A y les aplican requisitos más exigentes que a las de los grupos B o C, respectivamente. El apartado 060102 recoge la actividad «renovación del acabado de vehículos», junto a los umbrales de clasificación, según su capacidad de consumo de disolventes (c.c.d.) (tabla 4). Otra actividad con c.c.d. es la limpieza de piezas en talleres mecánicos. Sobre la emisión de gases de combustión, la consulta se realiza por la potencia térmica nominal (P.t.n.) de las calderas y quemadores de las cabinas de pintado. Si el taller dispone de calderas de calefacción y otras calderas, estas también tienen su propia codificación (epígrafe 0301, calderas de combustión, turbinas de gas, motores y otros) (tabla 5). Las comunidades autónomas pueden establecer criterios para las actividades potencialmente contaminadoras, para cambiarlas a grupos más restrictivos, según los planes de mejora de la calidad del aire que establezcan. Nº 125 Primer trimestre 2012

SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 43

Medio ambiente

Un taller puede ser pequeño productor de residuos peligrosos si genera menos de 10.000 kilogramos anuales

Los talleres deben demostrar su cualificación aplicando las mejores técnicas medioambientales.

controles necesarios y los límites de emisión que deben cumplir, según la normativa en vigor. Estas autorizaciones se conceden por un tiempo máximo de ocho años. Para las que pertenezcan al grupo C, tras la notificación, el órgano autonómico competente podrá establecer requisitos de control, en cada caso particular.

Guía del taller para el cumplimiento legal de carácter ambiental Trámites iniciales y obligaciones generales.

El lavado de vehículos arrastra pequeñas cantidades de aceites, detergentes y suciedad.

Obligaciones de los titulares de actividades incluidas en el catálogo Los titulares de las actividades, en general, están obligados a minimizar las emisiones aplicando las mejores técnicas disponibles. Los talleres catalogados en los grupos A o B están sometidos a autorización administrativa por parte de la comunidad autónoma; los del grupo C deben remitir una notificación a la comunidad autónoma, en la forma y los términos que esta dicte. La autorización otorgada a las instalaciones de los grupos A y B recoge los 44 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

Nº 125 Primer trimestre 2012

❙ Informarse sobre el estado del suelo previo al inicio de la actividad. ❙ Solicitud de licencia ambiental en el ayuntamiento. ❙ Selección de los gestores necesarios para los residuos (consulta web) y solicitud de los documentos de aceptación de cada residuo. ❙ Comunicación al órgano ambiental de la comunidad autónoma sobre producción de residuos, previa al inicio de la actividad. ❙ Solicitud de inscripción en el Registro de pequeños productores, si se dan las condiciones. ❙ Suscripción de garantía financiera para cubrir las responsabilidades a que puedan dar lugar sus actividades, excepto pequeños productores. ❙ Seleccionar un lugar separado para el almacenamiento de residuos, separando los peligrosos. ❙ Preparar el almacén de residuos peligrosos (lugar exterior o ventilado, cubierto de la lluvia, con sistema de retención de derrames accidentales). ❙ Acondicionar la zona para la recepción y el almacenamiento temporal de vehículos fuera de uso. Se dotará de pavimento impermeable, instalación para la recogida de derrames, de decantación y separación de grasas y equipos para el tratamiento de aguas. ❙ Consulta de la potencia térmica nominal de calderas y quemadores de cabinas de pintura. ❙ Cálculo de la capacidad de consumo de disolventes en las instalaciones. ❙ Consulta del catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera y determinación del grupo al que pertenece. ❙ Cursar la autorización administrativa (grupos A y B) o realizar la notificación (Grupo C), según el grupo de pertenencia, ante el órgano competente de la comunidad autónoma. ❙ Tramitar la autorización de vertido ante el órgano competente local o autonómico, dependiendo de la titularidad de los colectores, o ante la administración hidráulica competente, si no se vierte a colector. ❙ Realizar un informe preliminar del suelo y remitirlo al órgano competente de la comunidad autónoma.

Reparación de vehículos y normativa ambiental

Guía del taller para el cumplimiento legal de carácter ambiental Obligaciones periódicas y particulares Gestión de residuos ❙ Separar residuos en envases independientes, según naturaleza. ❙ Etiquetar los envases según lo indicado en el texto reglamentario. ❙ Respetar los plazos de almacenamiento de residuos. ❙ Entregar los residuos a transportistas y gestores autorizados por la comunidad autónoma. ❙ Registrar documentalmente las entregas: notificación previa de traslado, documentos de control y seguimiento, y registro de las entregas realizadas. ❙ Guardar y mantener los demás documentos de gestión (inscripción en el registro de pequeño productor, documentos de aceptación, etc.). ❙ Presentar memoria anual de producción de residuos y estudio de su minimización cada cuatro años, excepto los pequeños productores.

Eliminación y gestión de equipos con piralenos ❙ Declaración anual de posesión de equipos sometidos a inventario (contenido en policlorobifenilos, PCB, policloroterifenilos y los aparatos que los contengan, igual o superior a 1 dm3). ❙ Etiquetado de los equipos sometidos a inventario y de las puertas de los locales, si su volumen en PCB es superior a los 5 dm3. ❙ Marcado de los equipos que han sido descontaminados y de los equipos cuya concentración se ha reducido por los cambios realizados. ❙ Obligación de realizar análisis químicos a través de organismos certificados de los aparatos contaminados por PCB o que puedan contenerlos, y comunicación de los resultados a las autoridades competentes de las comunidades autónomas. Inclusión de los resultados en la declaración anual de posesión. ❙ Descontaminación o eliminación de aparatos con concentración de PCB igual o superior a 50 partes por millón (ppm) y transformadores eléctricos con concentraciones superiores a 500 ppm. Fecha límite: 1 de enero de 2011. ❙ Descontaminar o eliminar, a través de un gestor autorizado, al final

❙ Declaración de calidad del suelo, al cese definitivo de las actividades o instalación.

Prevención de la contaminación atmosférica ❙ Autorización administrativa (grupos A o B) o notificación (C). ❙ Realizar los controles de las emisiones, según lo establecido por el órgano competente de la comunidad autónoma en la autorización, la normativa aplicable o los planes de calidad del aire. ❙ Mantener actualizado el registro de emisiones de la actividad y conservarlo durante al menos diez años. ❙ Comunicar la información registrada según el método que, en su caso, se establezca.

Manipulación de gases refrigerantes del automóvil ❙ Asegurarse de que las personas que manipulen los sistemas frigoríficos con refrigerantes fluorados en vehículos tengan la certificación personal necesaria. ❙ Reutilizar el refrigerante. Recuperar el R12 en botellas específicas y entregarlo al gestor de residuos peligrosos; también el R134a a partir de 31/12/2012. ❙ Devolver los contenedores de estos refrigerantes al distribuidor o entregar al gestor de residuos peligrosos autorizado. ❙ Comprobar que los sistemas no tienen fugas y realizar las reparaciones necesarias en caso de detectarse, antes de realizar la recarga del gas. ❙ No recargar los vehículos con R134a ni retroadaptarlo para su uso en los vehículos nuevos que no lo traen de origen a partir del 01/01/2011. ❙ No adquirir recipientes no recargables a menos que se hayan fabricado antes del 04/07/2007.

Prevención de la contaminación por ruido y vibraciones ❙ Consultar los límites de emisión acústica indicados en las ordenanzas municipales. ❙ Realizar las mediciones periódicas que sean exigidas a través de organismos de control acreditados.

de su vida útil los aparatos con volumen de PCB inferior a 1 dm3. ❙ Los aparatos que pudieran tener PCB y presenten fugas de fluido

Gestión de las aguas residuales

deben ser eliminados o descontaminados lo antes posible y

❙ Obtener la autorización de vertido y cumplir lo indicado en ella.

comunicarse a la comunidad autónoma.

❙ Observar las exigencias de la autorización de vertido y su plazo de vigencia.

Prevención de la contaminación de los suelos

❙ Satisfacer el canon de vertido establecido.

❙ Remitir al órgano competente de la comunidad autónoma los

❙ Cumplir con las prohibiciones que se establezcan sobre el

informes periódicos que le sean exigidos. ❙ Realizar las actuaciones que el órgano competente de la

vertido de determinadas sustancias. ❙ Realizar las mediciones de calidad de las aguas vertidas con la

comunidad autónoma le exigiese para la descontaminación del

frecuencia exigida, a través de organismos de control

suelo.

acreditados.

Nº 125 Primer trimestre 2012

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Medio ambiente

El taller debe consultar el CAPCA para saber a qué grupo corresponde por su potencial contaminador De esta forma, los talleres quedan obligados a realizar los controles que les son aplicables según lo establecido en su autorización o comunicación de la comunidad autónoma y en la normativa, así como las necesidades surgidas de los planes de calidad del aire aprobados por las administraciones. En este sentido, el RD 100/2011 incluye una novedad: para las instalaciones con sistemas de gestión ambiental certificados externamente, mediante EMAS o ISO 14001, las comunidades autónomas podrán simplificar los mecanismos de comprobación del cumplimiento de sus obligaciones. Las instalaciones incluidas en los grupos A, B y C deben mantener actualizado un registro con las emisiones de la actividad, incluyendo los datos de cada foco emisor y su funcionamiento. Esta información debe conservarse al menos durante diez años y comunicarse al órgano competente de la comunidad autónoma según el método que se establezca. Gases fluorados y sustancias que agotan la capa de ozono A los talleres y personal técnico que trabajan con sistemas de climatización de vehículos cuyos refrigerantes están basados en gases fluorados, como el R134a, o en sustancias que agotan la capa de ozono, como el R12, les es de aplicación la correspondiente normativa; esta exige obligaciones para la certificación del personal que instale, mantenga o revise estos sistemas; incluido el control de fugas, la carga y la recupera46 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

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Existen sistemas integrados de gestión también para las pilas botón.

ción de refrigerantes fluorados y la manipulación de contenedores de gas de sistemas de aire acondicionado o la climatización de vehículos que usen como refrigerantes gases fluorados. Como norma general, se debe procurar reutilizar el refrigerante, salvo que contenga clorofluorocarbonos, CFC, como el R12; y todos los refrigerantes contaminados que no sea posible reutilizar han de entregarse a un gestor de residuos peligrosos.

Prevención de la contaminación por ruido, vibraciones y olores Las principales fuentes de ruido y vibraciones son compresores, cabinas de pintado, motores y herramienta neumática en funcionamiento, así como las operaciones de reparación de carrocerías. Las emisiones de olores provienen de los productos utilizados. Las ordenanzas municipales deben concretar, o completar, lo establecido por la comunidad autónoma respecto a límites aplicables de emisión acústica. De la ubicación del taller y del horario

en el que se desarrolla la actividad dependerán los límites aplicables y la frecuencia de los controles. Para el capítulo de mediciones, el taller ha de contratar los servicios de un organismo de control acreditado.

Eliminación de aguas residuales Si las prácticas del taller son las adecuadas, la contaminación de aguas proviene esencialmente del lavado de los vehículos y de la limpieza de las instalaciones, al arrastrar pequeñas cantidades de aceites y suciedad en general, así como restos de detergentes, etc. La normativa sobre aguas está recogida en el Real Decreto 1/2001, de 20 de julio, que aprueba el texto refundido de la Ley de Aguas, donde se dispone la necesidad de contar con una autorización de vertido, aplicar límites a las sustancias peligrosas para la calidad de las aguas y satisfacer un canon por el control de los vertidos. La autorización de vertido comprende información para el control de los vertidos, condiciones en que deben reali-

Reparación de vehículos y normativa ambiental

zarse, instalaciones de depuración necesarias, elementos de control de su funcionamiento, límites cuantitativos y cualitativos a la composición del vertido e importe del canon de control del vertido. Su plazo máximo de vigencia es de cinco años, renovable sucesivamente si se cumplen las normas de calidad y los objetivos exigibles en cada momento. Cuando los vertidos se efectúan a la red de alcantarillado o de colectores gestionados por las administraciones autonómicas o locales (o por entidades dependientes de ellos), la autorización la otorga el órgano autonómico o local competente; en caso contrario, es la administración hidráulica competente quien concede la autorización de vertido. Debe instalarse una arqueta para tomar las muestras para el análisis de las aguas. Los límites aplicables a los con-

La reparación de carrocerías conlleva posible contaminación por ruido o vibraciones.

Incumplir la ley ambiental puede hacer incurrir en responsabilidades civiles, penales y medioambientales taminantes pueden figurar en la autorización de vertido, pero la referencia habitual es la normativa que aplica, como las ordenanzas municipales cuando se vierte a la red de saneamiento.

Prevención de la contaminación del suelo

Los lodos de la recuperación de disolvente usado en pintura son residuos peligrosos.

La contaminación del suelo en el taller puede proceder de derrames accidentales de sustancias como aceites y otros fluidos contaminantes del vehículo, y se puede prevenir siguiendo buenas prácticas de trabajo. El potencial contaminador del suelo que tienen los talleres de reparación está reconocido en el anexo I del Real Decreto 9/2005 de Actividades potencialmente contaminantes del suelo, e implica dos obligaciones principales a los

titulares de la actividad: informar a la comunidad autónoma del estado del suelo y descontaminarlo, si se declarase contaminado. El RD 9/2005 estableció, en la obligación de informar a la comunidad autónoma, el mes de febrero de 2007 como fecha límite para enviar un informe preliminar de situación. Examinado el informe, podrían solicitarse al titular otros datos, análisis o informes adicionales para evaluar el grado de contaminación del suelo. Con la entrada en vigor de la Ley 22/2011, el titular deberá remitir periódicamente a la comunidad autónoma los informes en los que figure la información de base para la declaración de suelos contaminados. Cuando un suelo ha sido declarado contaminado, se obliga a realizar las actuaciones necesarias para su limpieza y recuperación ambiental, en los términos y plazos que dicta el órgano competente de su comunidad autónoma. Esta obligación recae sobre los causantes; si son varios responderán de forma solidaria y subsidiariamente, por este orden, los propietarios de los suelos contaminados y sus poseedores. El Real DeNº 125 Primer trimestre 2012

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creto también establece un modo de publicidad para los suelos en los que se haya realizado alguna actividad potencialmente contaminadora y, sobre todo, para los que hayan resultado contaminados. En caso de cese definitivo de la actividad o instalación, debe iniciar el procedimiento de declaración de calidad del suelo.

Reparación de vehículos y normativa ambiental

Responsabilidad en el cumplimiento de la normativa ambiental Más allá del cumplimiento legal, ha de considerarse la responsabilidad en la que el taller puede incurrir si no observa los preceptos legales. Muchas de las normas mencionadas incluyen en su articulado in-

formación relativa a las sanciones administrativas derivadas de infracciones establecidas (ejemplo, tabla 3). Ante una situación de incumplimiento, el titular de la actividad no se enfrenta únicamente a estas sanciones; dependiendo de los daños causados y de sus consecuencias, también podrá enfrentarse a responsabilidades civiles, penales y medioambientales. ◆

Anexo legislativo Normativa sobre gestión de residuos ❙ Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados. ❙ RD 833/88 Reglamento sobre la gestión de residuos peligrosos. ❙ RD 952/97, que modifica el Reglamento 833/88.

Normativa sobre prevención de la contaminación atmosférica ❙ Ley 34/2007, de 15 de noviembre, sobre calidad del aire y protección de la atmósfera. ❙ RD 100/2011 Catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera.

❙ Orden MAM 304/2002 Lista europea de residuos.

Normativa sobre emisión de ruido Normativa adicional de ámbito nacional sobre residuos ❙ RD 679/2006, de 2 de junio, que regula la gestión de los aceites usados. ❙ RD 379/2001, de 6 de abril, que aprueba el Reglamento de

❙ Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del ruido. ❙ RD 1513/2005 Evaluación y gestión del ruido ambiental ❙ RD 1367/2007 Zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas.

almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias MIE APQ-1, MIE APQ-2, MIE APQ3, MIE APQ-4, MIE APQ-5, MIE APQ-6 y MIE APQ-7. ❙ RD 1383/2002, de 20 de diciembre, sobre gestión de los vehículos al final de su vida útil. ❙ RD 1378/1999, de 27 de agosto, que establece medidas para la eliminación y gestión de los policlorobifenilos,

Normativa sobre vertidos de aguas residuales industriales Norma

RDL 1/2001 Ley de aguas Norma básica sobre aguas. RD 849/1986 RDPH

policloroterifenilos y los aparatos que los contengan. Modificado por RD 228/2006, de 24 de febrero, que

Aspectos sobre vertidos Desarrolla la ley de aguas (antigua) en lo relativo a vertidos.

Orden MAM/1873/2004

establecen las medidas para su eliminación y gestión.

Instrucciones y modelos oficiales para la solicitud de autorización y de declaración de vertidos.

Gases fluorados y sustancias que agotan la capa de ozono ❙ Reglamento CE nº 1005/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de septiembre de 2009, sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. ❙ Real Decreto 795/2010, de 16 de junio, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la certificación de los profesionales que los utilizan. ❙ Directiva 2006/40/CE relativa a las emisiones procedentes de sistemas de aire acondicionado en vehículos de motor.

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Normativa sobre prevención de la contaminación del suelo ❙ RD 9/2005, de 14 de enero, por el que se establece la relación de actividades potencialmente contaminantes del suelo y los criterios y estándares para la declaración de suelos contaminados. ❙ Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados.

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Optimización energética y degradación catalítica de

MATERIALES PLÁSTICOS

La creciente producción y demanda de materiales plásticos de baja biodegradabilidad ha tenido como consecuencia que la acumulación de sus desechos sea un problema ambientalmente relevante. Una manera eficiente de solucionarlo es el desarrollo de catalizadores capaces de optimizar energéticamente el proceso de degradación o pirólisis de materiales plásticos. Además, esta degradación catalítica puede direccionar el craqueo molecular generando compuestos específicos de alto valor añadido. El objetivo de este estudio es analizar una serie de catalizadores zeolíticos (particularmente un catalizador nanométrico sintetizado en laboratorio y otro micrométrico) que sean capaces de disminuir la temperatura de degradación del polietileno, permitiendo además generar selectivamente compuestos de alta demanda comercial. De los resultados obtenidos se constata que los catalizadores nanométricos tienen un mejor comportamiento al compararlos con las zeolitas micrométricas. El estudio arroja como conclusión que si se controlan las propiedades del catalizador zeolítico, es posible disminuir la energía necesaria para la degradación térmica de polietilenos y optimizar así el craqueo de la cadena polimérica en forma controlada, obteniéndose compuestos gaseosos de alto valor agregado.

Por FRANCISCO CONTRERAS, FRANCISCO GRACIA y HUMBERTO PALZA*. Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile. Santiago, Chile. *Investigador Principal. Dirección de Contacto: Beauchef 850, Santiago Chile. CRISTIAN COVARRUBIAS. Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de Odontología, Universidad de Chile.

ebido a sus buenas propiedades y bajos costos, la demanda de materiales plásticos ha reflejado durante las últimas décadas un crecimiento constante no encontrado en otros materiales tradicionales[1]. En Europa y en Sudamérica se estima un crecimiento anual de entre el 4 y el 8%[2]. Esta gran demanda ha estado liderada por las poliolefinas, como por ejemplo polietileno (PE) o polipropileno (PP), ya que su rango de aplicaciones se ha extendido crecientemente, logrando reemplazar a otras clases de materiales. Esta versatilidad ha permitido que hoy en día las poliolefinas sean los polímeros más importantes en la industria del plástico, llegando a representar más del 60% del volumen total de comercialización de este sector[1]. Actualmente la producción volumétrica de PE en el mundo es cercana a los 90 millones de toneladas métricas, representando cerca del 34% del mercado[3]. Se estima que una persona promedio en Europa consume anualmente 100 kilogramos de material plástico, lo que arroja un consumo total anual de 40 millones de toneladas[4,5]. Este elevado consumo tiene como consecuencia la existencia proporcional de grandes cantidades de desechos plásticos que, debido a su baja biodegradabilidad, han llegado a ser un problema ambiental de gran magnitud. Por ejemplo, Europa consumió 40 Mton de materiales plásticos en el año 2000, lo que se tradujo en 30 Mton de desechos[6].

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el empleo de catalizadores sólidos resuelve varios problemas en el proceso de degradación térmica de los desechos gía basada en la transformación de los residuos plásticos en hidrocarburos de alto valor agregado, los cuales sirven como productos químicos y/o combustibles. Una primera aproximación se basa en la degradación térmica controlada, que consiste en una descomposición del plástico a alta temperatura en atmósfera inerte para la generación de hidrocarburos de menor peso molecular que el polímero original, aunque con la limitación de que se necesitan temperaturas entre 500 y 800ºC, resultando productos de altos pesos moleculares y poco homogéneos. La degradación térmica de polímeros hacia materiales de bajo pesos molecula-

res, por otro lado, tiene la desventaja de producir una distribución muy amplia de residuos[2]. Además, las reacciones son altamente endotérmicas, por lo que se requiere un alto consumo de energía[9]. De esta manera, la utilización de catalizadores sólidos parece ser una buena aproximación para resolver estos problemas. En particular, la temperatura de reacción es considerablemente menor (entre 350 y 550º C), reduciendo el consumo energético del proceso[6,10]. Además, mediante este método es posible controlar la fracción de productos con una reducción significativa en la distribución de los mismos, haciendo materiales de mayor valor agregado[11]. Los catalizadores utilizados para optimizar el proceso de degradación térmica suelen ser sólidos porosos ácidos, tales como sílica-alumina amorfa, materiales mesoporosos ordenados y zeolitas[8], siendo estos últimos los más estudiados. Las zeolitas son aluminosili-

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Los desechos plásticos, al ser más voluminosos que los desechos orgánicos tradicionales, ocupan un gran volumen en los vertederos o basureros. Actualmente, en Europa cerca del 62% de todos los residuos plásticos son depositados en estos basureros[5]. Sin embargo, esta solución ha llegado a ser poco aceptada por la sociedad y existen crecientes presiones legislativas-medioambientales, como aquellas que esperan reducir en un 35% este tipo de desechos para 2020[7]. Además, los costos de este proceso, que genera gases explosivos y tóxicos, han aumentado. Una de las primeras medidas tomadas para tratar de disminuir este gran volumen de desechos plásticos fue el reciclado energético o la incineración directa para generar energía. Hoy en Europa se reutiliza el 23% del desecho original de esta manera[5]. Sin embargo, este tipo de reciclaje tiene una gran oposición social debido a la generación de gases tóxicos, sumado al hecho de que muchas veces no se logra una eficiente recuperación de la energía liberada. Por otro lado, el reciclado mecánico, que involucra el fundido y el remoldeo de los materiales termoplásticos de desecho para producir un nuevo producto, tiene una alta aceptación social. Desafortunadamente, este tipo de material reciclado tiene una utilización muy limitada por su baja calidad, debido a las reacciones de degradación durante el proceso, la diferente calidad y naturaleza de los desechos plásticos, y la presencia de aditivos e impurezas provenientes del plástico original[8]. Además, muchas veces este tipo de producto es más costoso que el material virgen[7]. En el Reino Unido solo el 17% de los desechos plásticos es mecánicamente reciclado; el resto es dejado en vertederos o incinerado[7]. Dadas las complicaciones de los procesos tradicionales para reducir el volumen de desechos plásticos, recientemente se ha desarrollado una tecnolo-

Instalación de reciclado de plástico triturado de tereftalato de polietileno (PET).

Degradación catalítica de materiales plásticos

Figura 1. Esquema general del reciclaje químico de desechos plásticos mediante catalizadores zeolíticos.

catos microporosos cristalinos (naturales o sintéticos) con una estructura muy definida formada por unidades tetraédricas de SiO4 o AlO4 que están unidas entre sí por puentes de oxígeno, generando una red de canales, cavidades y microporos de tamaño molecular muy preciso. Debido tanto a estas propiedades como a su inherente acidez, la zeolita es el componente principal en los catalizadores industriales usados en el proceso de craqueo catalítico del petróleo para la producción de gasolina. El craqueo catalítico aplicado a la degradación de poliolefinas ha estado enfocado principalmente hacia la transformación del polímero en productos gaseosos y líquidos de interés. En el caso del PE, por ejemplo, se ha reportado que el material mesoporoso Al-MCM-41 produce hidrocarburos dentro de la fracción de gasolinas, mientras que la zeolita ZSM5 dirige el craqueo hacia compuestos livianos con gran producción de hidrocarburos gaseosos y aromáticos[8]. En el caso del uso del catalizador Al-MCM-41, el craqueo ocurre por un mecanismo de escisión aleatoria debido a su gran tamaño de poro y mediana acidez. En contraste, en la zeolita HZSM-5 el mecanismo es por término de cadena producto de su pequeño tamaño de poro y su muy alta acidez[8]. Se ha demostrado que el tamaño de partícula del catalizador es importante, lo cual se confirmó analizan-

do nanocristales de la zeolita ZSM-5, los cuales muestran una alta actividad de craqueo debido a su alta área superficial externa, produciendo una baja restricción difusional[8]. Resultados similares han sido encontrados estudiando zeolitas beta, donde se demostró que aquellas partículas con tamaño de cristal más pequeño (~ 100 nm) presentan la mejor actividad debido a su mayor área superficial, junto con una mayor producción de compuestos líquidos[12]. Pese a la evidencia reportada anteriormente, aún existe la necesidad de seguir profundizando el estudio de diferentes catalizadores zeolíticos en la degradación de poliolefinas. En particular, el efecto del uso de catalizadores nanométricos sobre la temperatura y la actividad catalítica de degradación de materiales plásticos es una variable que ha sido poco estudiada, y que a su vez presenta grandes potencialidades industriales. Por otro lado, dado el impacto ambiental de estas tecnologías, se requieren estudios que permitan la posibilidad de utilizar catalizadores naturales que faciliten el uso económico de esta tecnología para resolver un problema de gran magnitud en nuestros países. De esta manera, el objetivo de este artículo es estudiar el efecto del tipo de catalizador zeolítico en el proceso de degradación de desechos plásticos. En particular, se estudiará el efecto del tamaño de

la partícula y su acidez sobre la temperatura de degradación y sobre los productos de degradación. Un esquema general de la idea conceptual detrás de nuestra investigación, es decir, del reciclaje químico de plásticos, se muestra en la figura 1.

Materiales y metodología Preparación de zeolitas ácidas La zeolita micrométrica (Nat) fue sometida a un intercambio iónico con una solución de HCl para obtener su forma protonada (H-Nat). El intercambio con Lantano se logró contactando la H-Nat con una solución de La(NO 3) 3, obteniéndose La-H-Nat. La zeolita nanométrica estudiada es una ZSM-2 (NZeo) y fue obtenida utilizando la siguiente composición molar 0.53Li2O:0.5Al2O3:6TMAOH:3.4SiO2:315H2O, de acuerdo a lo reportado previamente[13]. Esta zeolita posee un diámetro de poro (dp) de 7,4 Å y al igual que la zeolita micrométrica, fue protonada (H-NZeo) y modificada con Lantano (La-H-NZeo). Micrografías por microscopia electrónica muestran que su tamaño de partícula promedio es de 100 nm. Ensayo de degradación Se llevó a cabo la degradación catalítica de PE en un reactor semibatch de PyNº 125 Primer trimestre 2012

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rex que fue calentado por un horno tubular con controlador programable. Luego se mezcló una cantidad definida de PE con el catalizador dentro del reactor. El sistema se calentó a 400, 450 o 500° C en una rampa de aproximadamente 6°C/min, bajo un flujo de nitrógeno, y se dejó reaccionar durante 40 minutos una vez alcanzada la temperatura de estudio. Los productos gaseosos fueron capturados en bolsas de recolección de gases, y los líquidos recuperados en una trampa de frío de hielo y NaCl (-20º C), y posteriormente pesados. Los gases recolectados fueron analizados mediante un cromatógrafo de gases. La fracción gaseosa fue analizada mediante un cromatógrafo de gases (Perkin Elmer Clarus 500) equipado con un detector de llama ionizada (FID) y una columna capilar HP-Plot/Al 2O3 (Agilent), lo que permitió determinar la presencia y concentración de diferentes hidrocarburos (C1-C6). Además, se utilizó una columna empacada 60/80 Carboxen 1000 (Supelco) en línea con un detector de conductividad termal (TCD) para el análisis de la cantidad de CO2. El PE utilizado en el estudio es lineal, con un peso molecular promedio en peso de 120.000 g/mol, y fue sintetizado en nuestro laboratorio empleando un catalizador metalocénico Et(Ind)2ZrCl2 en presencia del co-catalizador metillaluminoxano en concentraciones de 3,5 x 106 mol de catalizador, razón Al/Zr de 3000, 2 bar, y 60º C. Los análisis termogravimétricos (TGA) fueron realizados en un equipo Netzsch TG 209 F1 Iris bajo ambiente de nitrógeno con un flujo de 25 ml/min desde temperatura ambiente hasta los 600º C a una velocidad de calentamiento de 20º C/min. Para cada experimento se mezclaron 4.7 mg de polímero (