Download Tema 7 Impactos en la atmósfera

Efectos a largo plazo
Los principales efectos a largo plazo de la contaminación
atmosférica son:
1. Alteración del ozono estratosférico
2. Alteración del efecto invernadero natural
Eduardo Gómez
Efectos de la contaminación atmosférica
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Destrucción de la capa de ozono
La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, aproximadamente de
15 a 30 Km. sobre la superficie del planeta.
El ozono es un compuesto inestable de tres átomos de oxígeno, el
cual actúa como un potente filtro solar evitando el paso de una
pequeña parte de la radiación ultravioleta (UV)
El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separásemos
del resto del aire y que lo atrajésemos al ras de tierra, tendría solamente
3mm de espesor.
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• El espesor de la capa de O3 es
máxima en el Ecuador y
mínima en los Polos.
• El O3 se transporta de un
lugar a otro por la circulación
horizontal de la estratosfera
En condiciones normales las
reacciones de ozonogénesis
y ozonolísis están
equilibradas de forma
dinámica.
El ozono se crea y se destruye
y en este proceso absorbe
el 90% de la radiación
ultravioleta, lo que aumenta
la temperatura en esta capa
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• Las reacciones de
formación y destrucción
de ozono están
equilibradas por encima
de 30 km.
• Por debajo de 30 km, la
mayoría de las
radiaciones han sido
absorbidas y no se
produce ozonolisis,
acumulandose el O3
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• Entre los años 19771984 se observó una
disminución del 40%
del ozono en la
Antártida.
• Agujero de la capa
de ozono
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En polo norte también
se produce
debilitamiento de la
capa de ozono, pero
es menos patente.
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Los principales agentes de destrucción del ozono estratosférico, son
mayormente el cloro y el bromo libres, que reaccionan negativamente con ese
gas
Las concentraciones de cloro y bromo naturalmente presentes en la
atmósfera, son escasas especialmente en la estratosfera y por consiguiente,
pobres en la generación del agujero de ozono, en cuanto a su extensión y los
valores recientemente observados.
El cloro, en las proporciones existentes, debe su presencia
en la atmósfera a causas antropogénicas, especialmente desde
la aparición de los clorofluocarbonos (CFC) sintetizados por el
hombre para diversas aplicaciones industriales.
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Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples aplicaciones,
siendo las principales la industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles.
Están también presentes en aislantes térmicos.
Los CFC poseen una capacidad de supervivencia en la atmósfera, de 50 a 100
años. Con el correr de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la
radiación ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al
proceso de destrucción del ozono.
Hoy se ha demostrado que la aparición del
agujero de ozono, a comienzos de la primavera
austral, sobre la Antártida está relacionado con la
fotoquímica de los Clorofluorocarbonos(CFCs),
componentes químicos presentes en diversos
productos comerciales como el freón, aerosoles,
pinturas, etc.
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La forma por la cual se destruye el ozono es bastante sencilla. La radiación
UV arranca el cloro de una molécula de clorofluorocarbono (CFC). Este átomo
de cloro, al combinarse con una molécula de ozono la destruye, para luego
combinarse con otras moléculas de ozono y eliminarlas.
El proceso es muy dañino, ya que en promedio un
átomo de cloro es
capaz de destruir hasta 100.000 moléculas de ozono. Este proceso
se detiene finalmente cuando este átomo de cloro se mezcla con algún compuesto
químico que lo neutraliza.
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Otros compuestos
Otros compuestos de cloro y bromo, como el tetracloruro de carbono, el metil
cloroformo y el bromuro de metilo, también son dañinos para la capa de
ozono.
El tetracloruro de carbono, que también se usa para combatir incendios, y
para los pesticidas, la limpieza en seco, es algo más
el más dañino de los CFC.
destructivo que
El metilcloroformo muy usado para la limpieza de metales, no es tan
perjudicial, pero igualmente representa una amenaza, ya que su uso se duplica
cada diez años.
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Los óxidos nitrosos, liberados por los fertilizantes nitrogenados y por la quema
de combustibles fósiles, destruyen el ozono y tienen larga vida, pero sólo llegan a
la estratosfera en proporciones muy pequeñas.
Además, algunas de las sustancias desarrolladas para servir de sustitutos
provisionales a los CFC, los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y los
HBFC (hidrobromofluorocarbonos) también están destruyendo la capa
de ozono, pero mucho menos que los CFC.
El bromuro de metilo se utiliza
como un fumigante de múltiples
aplicaciones y se usa en algunos
procesos químicos y en la síntesis
orgánica. A diferencia de los CFC y
halones, el bromuro de metilo también
ocurre en la naturaleza y se cree que
alrededor del 50% del bromuro de
metilo encontrado en la atmósfera es
emitido por fuentes naturales.
Halones (Br, F, C). se usan en la
extinción de incendios y son muy
destructores.
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El agujero de ozono antártico
Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida han descendido a
niveles más bajos que lo normal entre agosto y finales de noviembre.
Se habla de agujero
cuando hay menos de
220 DU de ozono entre
la superficie y el espacio.
La palabra agujero
induce a confusión, y no
es un nombre adecuado,
porque en realidad lo que
se produce es un
adelgazamiento en la
capa de ozono, sin que
llegue a producirse una
falta total del mismo.
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En la Antártida está comprobado
que cada primavera antártica se
produce una gran destrucción de
ozono, de un 50% o más del
que existe en la zona,
formándose un agujero.
Los niveles normales de ozono
en esta zona son de 300 DU y
suele descender hasta las 150
DU, habiendo llegado, en los
momentos más extremos de
destrucción de ozono, a
disminuir hasta las 100 DU.
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El cloro libre en la
Estratosfera puede
ser neutralizado por
el nitrato de cloro,
haciendo que el
cloro deje de
destruir ozono.
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¿Por qué en la Antártida?
En inverno se sitúa el Anticiclón
polar, por lo que aire muy frío se
aplasta contra el suelo, no
permitiendo la entrada de aire
con nuevo ozono.
Como la temperatura es tan baja, la
Troposfera se encuentra más baja
y por ello se pueden formar
nubes en la Estratosfera (NEP).
Estas NEP necesitan de núcleos de
condensación (NO2) que al
reaccionar con el vapor de agua
forman ácido nítrico
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El ácido nítrico cae con la nieve y por
tanto la atmósfera queda
desnitrificada y los óxidos de
nitrógeno, por tanto, no pueden
reaccionar con el monóxido de
cloro, actuando de sumidero
Medidas internacionales frente al agujero de ozono
Años setenta.
Cuando en la década de los setenta se fue conociendo la destrucción del ozono
estratosférico se fueron proponiendo diversas medidas.
En esos años, las lógicas controversias científicas y el choque de importantes
intereses económicos, hicieron que avanzara despacio la implantación de medidas
correctoras.
En varios países se prohibió el uso de los CFCs como propelentes en los aerosoles,
pero como, a la vez, se fueron descubriendo nuevos usos para los CFCs y productos
similares, la producción y emisión a la atmósfera de productos destructores de la
capa de ozono crecía rápidamente.
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De 1980 a 1985
Conforme aumentaban los conocimientos científicos sobre este problema y se veía
que la producción de sustancias dañinas seguía aumentando, la preocupación sobre
los efectos nocivos que esta situación podía provocar fue creciendo y llevó a la
constitución de la Convención de Viena en 1985. De esta manera se iniciaba un
intenso trabajo internacional que culminó en la firma del Protocolo de Montreal
Protocolo de Montreal (1987)
El primer Protocolo de Montreal se planteaba la reducción a la mitad de los CFCs
para el año 1998. Después de la firma de este primer protocolo (160 países)
nuevas mediciones mostraron que en daño en la capa de ozono era mayor que el
previsto, y en 1992 , en la Cumbre de Río, la comunidad internacional firmante del
Protocolo decidió acabar definitivamente con la fabricación de halones en 1994 y
con la de CFCs en 1996, en los países desarrollados.
XI Cumbre del Protocolo de Montreal, Pekín, 1999.
Nuevas recomendaciones respecto a otros compuestos relacionados y búsqueda de
sustitutos.
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Incremento del efecto invernadero
Efecto invernadero natural
A la superficie de nuestro planeta llega una pequeña parte de la radiación solar.
Esta radiación es absorbida por la tierra salvo una pequeña parte que es reflejada,
acumulándose en forma de calor, y por la noche es devuelta al espacio.
Sin embargo, hay una diferencia muy importante entre esta radiación y la que
provenía del sol: la radiación que emite la superficie terrestre pertenece en su
mayor parte a la zona del infrarrojo, es decir, es una radiación eminentemente
térmica. Sólo una pequeña parte de la misma es capaz de atravesar la troposfera
pues la mayor parte es absorbida por los componentes naturales del aire que
hemos señalado, quedando retenidas entre la tropopausa y la superficie de la
tierra, lo que provoca un calentamiento de esta zona de la atmósfera.
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El principal gas de causa este fenómeno es el CO2
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Otros gases de efecto invernadero
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• Evolución de los
principales gases de
efecto invernadero
en los últimos 1000
años
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METANO (CH4)
o La principal fuente natural de producción de CH4 son
los pantanos.
o El CH4 se produce también en la descomposición
anaeróbica de la basura en los rellenos sanitarios; en el
cultivo de arroz, en la descomposición de restos
animales; en la producción y distribución de gas y
combustibles; y en la combustión incompleta de
combustibles fósiles.
o Se estima que su concentración aumentó entre 700 ppb
en el periodo 1000 - 1750 y 1750 ppb en el año 2000,
con un aumento porcentual del 151% (incertidumbre
de +/- 25%)
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DIOXIDO DE NITROGENO (NO2)
o El aumento del NO2 en la atmósfera se deriva parcialmente del uso
creciente de fertilizantes nitrogenados.
o El NO2 también aparece como sub-producto de la quema de
combustibles fósiles y biomasa, y asociado a diversas actividades
industriales (producción de nylon, producción de ácido nítrico y emisiones
vehiculares).
o Un 60% de la emisión de origen antropogénico se concentra en el
Hemisferio Norte.
o Se estima que la concentración de NO2 atmosférico creció entre 270 ppb
en el periodo 1000 - 1750, a 316 ppb en el año 2000 (un 17 +/-5% de
aumento)
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HALOCARBONOS
o Los halocarbonos son compuestos gaseosos que contienen carbono y
algunos de los siguientes elementos: cloro, bromo o fluor.
o Estos gases, que fueron creados para aplicaciones industriales
específicas, han experimentado un significativo aumento de su
concentración en la atmósfera durante los últimos 50 años.
o Una vez liberados, algunos de ellos son muy activos como agentes
intensificadores del efecto invernadero planetario.
o Como resultado de la larga vida media de la mayoría de ellos, las
emisiones que se han producido en los últimos 20 o 30 años
continuarán teniendo un impacto por mucho tiempo.
•
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Cambio climático
Se llama cambio climático a la modificación
del clima con respecto
al historial climático a una escala global o regional. Tales
cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los
parámetros climáticos: temperatura, precipitaciones nubosidad, etcétera.
Son debidos a causas naturales y, en los últimos siglos se sospecha que
también a la acción de la humanidad.
El término suele usarse, de forma poco apropiada, para hacer referencia tan
solo a los cambios climáticos que suceden en el presente, utilizándolo como
sinónimo de calentamiento global.
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Efectos cambio climático
ASPECTOS GLOBALES
Temperatura
El aumento proyectado en la temperatura media del planeta, a nivel de superficie
entre 1990 y el 2100, oscila entre + 1.4°C en el escenario más optimista, y + 5.8°C en
el más pesimista. Esta tasa de aumento es entre 2 y 10 veces el observado durante el
siglo XX, y de acuerdo a estudios paleoclimáticos es muy probable que no tenga
precedente por lo menos en los últimos 10.000 años.
Precipitaciones
Como resultado de un ciclo hidrológico más activo, se espera que los promedios
globales anuales de precipitación y evaporación aumenten. Por otra parte, el
ambiente más cálido permitirá una mayor concentración de vapor de agua en la
atmósfera, a nivel global.
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Glaciares y campos de hielo
Es muy probable que los glaciares alejados de los
Polos continúen retrocediendo durante el siglo
XXI. Asimismo, debido al calentamiento
proyectado, existe una alta probabilidad que las
áreas cubiertas de nieve o permafrost, así como
las los hielos marinos disminuyan en extensión.
Nivel del mar
Como resultado de la expansión térmica de los océanos y de pérdida
de masa de los campos de hielos y glaciares se proyecta hasta el año
2100 un aumento del nivel medio del mar entre + 8cm y + 88 cm. De
todos modos, existe una considerable incertidumbre acerca de la
magnitud de este cambio.
Enlace para la simulación de la subida del nivel del mar:
http://flood.firetree.net/?ll=36.9850,-5.9106&z=8&t=2
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ASPECTOS REGIONALES
Es muy probable que la mayoría de las áreas continentales experimenten una tasa
de calentamiento superior a la que se proyecta a nivel global.
Este efecto será particularmente importante en la zonas continentales de latitudes
medias y altas del Hemisferio Norte (Norteamérica y Asia) donde los modelos
sugieren que el calentamiento puede exceder en un 40% la tasa media global.
Los cambios regionales de precipitación, tanto por aumento o disminución, se
estiman que serán entre un 5% y un 20%.
Específicamente la precipitación debería aumentar en las latitudes altas de ambos
hemisferios, tanto en verano como en invierno. También se proyectan aumentos
invernales en latitudes medias del Hemisferio Norte, así como sobre Africa tropical
y la Antártica, y de verano en las regiones austral y oriental de Asia. Por otra parte,
la precipitación invernal debería disminuir en Australia, Centroamérica, y en el sur
de Africa.
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Como todo fenómeno geográfico las consecuencias del cambio climático depende de la
escala, en este caso de la escala temporal, ya que hablamos de un cambio climático
global.
¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para el planeta?
Es evidente que ninguna. El planeta existirá incluso sin atmósfera. Para él el
cambio climático es irrelevante.
¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para la vida?
Es evidente que ninguna. La vida comenzó con otra atmósfera en la Tierra, ha
sobre vivido a todos los cambios de clima que en la Tierra han sido, adaptándose
sin problemas.
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¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para el ecosistema mundial
actual?
Aquí empezamos a encontrar interacciones de importancia entre el clima y
las especies naturales. Si al final el cambio de clima no se produce la
distribución de las especies no variará, pero se tenderán a fortalecer las
especies secundarias de cada biocenosis que estén más adaptadas a las
condiciones extremas. Si el cambio de clima se produce esto significará
una rápida redistribución de las especies naturales, comenzando por las
más oportunistas y las más amoldables. Habrá un importante estrés
climático, pero al final se habrá de alcanzar un nuevo sistema de equilibrio
en el que quizá desaparezcan ciertas especies, pero en el que se
favorecerán otras.
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¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para el ser humano?
La capacidad de adaptación del ser humano al medio está sobradamente
demostrada. Incluso ha conseguido sobrevivir, hasta cierto punto,
independientemente del clima. Sin lugar a dudas el ser humano se adaptaría a
las nuevas condiciones del clima y sobreviviría, como ya lo hizo la especie al
«atravesar» la última glaciación.
¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para nuestra civilización?
Si cierto es que no hay duda de que el ser humano sobrevivirá a un cambio
de clima también es cierto que esto implicaría una nueva relación con el
medio, con lo cual las claves de nuestra civilización deberán de cambiar.
Sospechamos, con cierta seguridad, que ha habido en la historia civilizaciones
que han desaparecido, o cambiado tan radicalmente que no son
reconocibles, debido a los cambios climáticos que a lo largo de la historia ha
habido. No será de extrañar que la civilización occidental sufra cambios
similares, por ejemplo buscando formas de aprovechamiento de la energía
más eficaces.
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¿Qué consecuencias tiene el cambio climático para el sistema económico
actual?
En este sentido los cambios en el clima, aunque sean pequeños, han de ser
catastróficos.
Debemos tener en cuenta que nuestra economía depende mucho de las previsiones de
futuro. Se invierte en función de los beneficios que se confía tener. Si las previsiones no
se cumplen tenemos una crisis económica, que puede afectar a una sola empresa o a
toda la economía.
Estas previsiones se hacen confiando en que las características externas a la empresa se
mantienen: políticas, legales, geográficas y etc. Si alguna de estas características falla, el
proyecto suele fracasar. Entre estas características se encuentra el clima; que debe de
ser regular; lo más cercano a los valores medios históricos que se han venido
recogiendo.
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Así, un empresario agrícola siembra un determinado cultivo porque confía en que la
tierra es buena, tiene los medios de cultivo y el clima, normalmente, es favorable. Si ese
año hay una sequía la inversión se pierde. Y fíjense que he dicho la inversión y no la
cosecha, ya que debido a un mercado mundial y diversificado una mala cosecha en un
punto no implica subalimentación en nuestro mundo moderno
En realidad no sólo las pérdidas de inversiones se han de producir en la agricultura. He
puesto este ejemplo porque es el más obvio y porque los márgenes de los cultivos
suelen ser muy estrechos; pero también puede haber pérdidas en la inversión en el
turismo, si el cambio del clima hace que la región deje de ser un destino favorable, en
las redes de comunicaciones, si se ven afectadas por los valores extremos del tiempo, o
en la industria, si por un cambio climático pierden los recursos del factor tierra.
Lo peor podría ser, de seguir subiendo rápidamente el nivel del mar, que las ciudades
costeras, con toda la inversión que hay allí acumulada, quedasen inundadas. Así pues,
donde más radicalmente incidirían los cambios en el clima serían en nuestro sistema
económico capitalista.
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Medidas contra el cambio climático
1. Eliminación de CFC, controlar emisiones de origen agrícola,
ganadero y frenar la deforestación.
2. Cumplimiento de los acuerdos del protocolo de Kyoto
3. Reducir emisiones de CO2 potenciando las energías renovables y el
ahorro energético
4. Trabajos de forestación (plantar árboles “de novo”), reforestación y
agroforestación (integración de los árboles en los cultivos).
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Control de la emisión de contaminantes
La calidad del aire
Se establece en función de unos niveles máximos admisibles de
emisiones procedentes de actividades industriales y vehículos en
relación a NOx, CO, plomo, cloro molecular, ácido clorhídrico,
sulfuro de hidrógeno y partículas sedimentables.
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Vigilancia de la calidad del aire
Conjunto de sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la
presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, así como la
evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, con el
fin de prevenir y reducir los efectos que pueden causar sobre la salud
y el medioambiente.
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Red de vigilancia
Conjunto de estaciones
de medida de los
contaminantes del aire,
tanto manuales como
automáticos. Hay redes
locales, comunitarias
(EMEP, CAMP) y
mundiales (BAPMON).
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Métodos de análisis
1.Físicos (color, absorción de luz de distinta
longitud de onda) y químicos (reacciones de
Tipo de contaminante
Medida
SO2
Absorción de
fluorescencia UV
CO
Absorción por
infrarrojo
Partículas
Atenuación de la
radiación beta
Ozono
Absorción en el UV
Hidrocarburos
Ionización en llama
NOx
Quimioluminiscencia
coloración y combinación con reactivos gaseosos
que producen fluorescencia)
1.Indicadores biológicos. Basados en la
sensibilidad de distintos seres vivos a ciertos
contaminantes atmosféricos como fluoruro de
hidrógeno, dióxido de azufre, oxidantes
fotoquímicos, metales pesados e isótopos
radiactivos. Se emplean los líquenes.
1.Empleo de sensores Lídar. Interacción del
pulso láser del sensor con los contaminantes
atmosféricos, con posibilidad de construir un mapa
tridimensional de la contaminación y deducir los
focos de emisión.
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Medidas de prevención y corrección
Medidas preventivas
•
•
•
•
•
•
•
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Planificación de usos del suelo
Evaluaciones de impacto ambiental
Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos
Programas I+D+I
Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes
Medidas sociales de información (educación ambiental)
Medidas legislativas. La UE marca la Directiva Marco de calidad
del aire
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Medidas de prevención y corrección
Medidas correctoras
• Concentración y retención de partículas con equipos
adecuados (separadores de gravedad, filtros de
tejido, precipitadores electrostáticos, adsorbentes
húmedos.
• Sistemas de depuración de gases (con líquidos
disolventes, sólidos de retención, procesos de
combustión y procesos de reducción catalítica)
• Expulsión de los contaminantes por medio de
chimeneas adecuadas.
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