ANEXO I METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LA BALNEABILIDAD DE LAS PLAYAS A PARTIR DE RESULTADOS DE MODELACIÓN NUMÉRICA
Instituto de Mecánica de los Fluídos e Ingeniería Ambiental, (IMFIA) Fac. de Ingeniería
Convenio Universidad de la República - Intendencia Municipal de Montevideo Anexos
METODOLOGIA PARA LA CARACTERIZACION DE LA BALNEABILIDAD DE LAS PLAYAS A PARTIR DE LOS RESULTADOS DE LA MODELACION NUMERICA 1) Introducción El monitoreo de la calidad bacteriológica de las aguas de las playas de Montevideo que actualmente se realiza consiste en la determinación diaria de la colimetría fecal. Según el criterio de calidad de agua que aplica la IMM (tomado de DINAMA), para que las aguas se consideren aptas para baños se requiere que la media geométrica de cinco muestras sea menor a 2000 UFC/100 ml. En la modelación numérica efectuada (de aproximadamente 17 días) se tiene la posibilidad de obtener valores de coliformes fecales en las playas durante intervalos de tiempo mucho menores al diario (por ejemplo cada media hora). Si se extrajera solamente un valor diario de los resultados del modelo se obtendrían solamente 13 valores de colimetría luego de aplicada la media geométrica, lo que se considera es un número pequeño de valores para estudiar y garantizar a partir de ellos un nivel de impacto admisible consecuencia de una determinada descarga. Al disponer de valores de colimetría en las playas calculados por el modelo a intervalos de media hora, es posible una descripción casi continua, durante los 17 días de simulación del comportamiento de la descarga, del impacto sobre las playas. Dado que no resulta viable aplicar a estos valores el criterio usual de calidad de agua de la IMM, se decidió caracterizar la colimetría en las playas, y por ende la calidad bacteriológica del agua, a través de su distribución de frecuencias, considerando los porcentajes de tiempo en los cuales la colimetría fecal supera diferentes valores umbrales (1000, 2000 y 5000 UFC/100 ml). Es posible efectuar una interpretación de la norma vigente sobre calidad bacteriológica del agua de playa que establece condiciones para la media geométrica de una conjunto de valores fijando condiciones para la curva de distribución de probabilidades de los mismos. Para ello es necesario recurrir a la hipótesis usual tal como la presumen diversos autores (Kay; Salas y otros) e incluso los documentos que respaldan técnicamente normativas de otros países (como los de la EPA; OMS; etc), de que las determinaciones de colimetría fecal ajustan a una distribución de probabilidades lognormal.
IMFIA - Facultad de Ingeniería Informe Final Setiembre 2002
E-1
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Calidad del ajuste a una distribución lognormal de los valores medidos. 10000
Colimetría fecal (UFC/100ml)
1000
100
Datos medidos en Pocitos Distribución lognormal ajustada 10
R2 = 0.9891
1 -3
-2
-1
0
1
2
3
Variable normal estándar P = 0.1 %
P = 2.3 %
P = 15.9 %
P = 50.0 %
P = 84.1 %
P = 97.7 %
P = 99.9 %
Figura E-1. Calidad del ajuste de los valores medidos en la playa Pocitos a una distribución lognormal de probabilidad.
Calidad del ajuste a una distribución lognormal de los valores obtenidos en la modelación. 10000
Colimetría fecal (UFC/100ml)
1000
100
Valores calculados en Pocitos Distribución lognormal ajustada 10
R2 = 0.9936
1 -3
-2
-1
0
1
2
3
Variable normal estándar P = 0.1 %
P = 2.3 %
P = 15.9 %
P = 50.0 %
P = 84.1 %
P = 97.7 %
P = 99.9 %
Figura E-2. Calidad del ajuste de los valores calculados para la playa Pocitos a una distribución lognormal de probabilidad.
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E-2
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La figura E -1 muestra la calidad del ajuste de la serie de colimetrías fecales diarias medidas en Pocitos en condiciones de tiempo seco a una función de distribución de probabilidad lognormal. Las variables en los ejes han sido dispuestas de forma que la distribución en forma gráfica quede representada por una recta. Se puede apreciar el elevado coeficiente de regresión obtenido. En la figura E-2 se puede apreciar ahora un ajuste similar para la serie de colimetría fecales calculadas mediante modelación numérica, donde el coeficiente de regresión resulta aún mayor.
2) Criterio propuesto En una distribución lognormal se requieren dos parámetros para poder describir la función: la media y la desviación estándar del logaritmo de los valores de colimetría. Para la media de los logaritmos de la colimetría un estimador puede ser la MG5 (media geométrica de los últimos cinco registros de colimetría), sobre la cual fija condiciones la normativa vigente. En cuanto a un estimador para la desviación estándar se propone usar la calculada a partir de la muestra disponible para alguna de las playas de Montevideo. La desviación estándar calculada a partir de la muestra de los logaritmos en playa Ramírez es 0.806, en playa Pocitos es 0.574, y en playa Verde es 0.780. Kay (1990) en un estudio similar aplicado al criterio de la Comunidad Económica Europea utilizó un valor de 0.7 para esta desviación estándar. A partir de otros criterios internacionales analizados se pueden inferir otros valores para esta desviación estándar, que están aproximadamente comprendidos dentro del rango 0.4-0.8. Nótese que a menores valores de la desviación estándar más restrictivas resultan las condiciones para la última parte de la distribución de probabilidades. Para este caso se propone utilizar como estimador del parámetro medio de la distribución el valor 2.70 (equivalente a log10500) y como estimador del parámetro desviación estándar el valor 0.574 (el menor de los calculados para las muestras de las playas de Montevideo). De la aplicación de lo antes expuesto surge que una adaptación del criterio normativo que requiere MG5 inferior a 500 UFC/100 ml expresada en términos de distribución de probabilidades es: Para cumplir con las condiciones de balneabilidad el agua de una playa debe presentar colimetrías •
70% del tiempo inferiores a 1000 UFC/100 ml.
•
85% del tiempo inferiores a 2000 UFC/100 ml.
•
96% del tiempo inferiores a 5000 UFC/100 ml.
De la aplicación de estos criterios surgirá la valoración de las distintas configuraciones de punto de vertimiento analizadas en este convenio.
3) Comparación con el criterio actual
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E-3
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Como forma de apreciar como quedarían actualmente caracterizadas las playas de Montevideo en caso de aplicarse el criterio antes presentado, se estudió la distribución de frecuencias de la colimetría que se mide en las playas de la ciudad. Conjuntamente se presenta la evaluación del grado de balneabilidad de las playas que anualmente hace la IMM en función de los criterios que para ello tiene establecido. En el estudio presentado en el Capítulo I, dentro del punto 5 (“Caracterización de las condiciones de calidad de agua del medio receptor"), se muestra que la distribución de frecuencias para la colimetría fecal que diariamente se mide es la presentada en la tabla E -1.