UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ESCUELA DE INGENIERIA AMBIENTAL FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
PRIMERA UNIDAD:
“MODELOS DE DISPERSION ATMOSFERICA” Expositor : Mg Juan del Carmen Mimbela León
Trujillo, 16 de Octubre del 2013
Difusión y Transporte de los Contaminantes En muchas ocasiones se ha observado que los efectos de la contaminación atmosférica se dan en lugares alejados de las fuentes de emisión, por lo que se llegó a la conclusión de que la difusión y el transporte de los contaminantes del aire debe ser un punto fundamental en la evaluación de los riesgos de liberar una sustancia a la atmósfera.
Difusión y Transporte de los Contaminantes El primer aspecto, la difusión, se refiere a la velocidad con que la sustancia contaminante se "disuelve" en la masa de aire, dispersándose sus moléculas desde las regiones de mayor a las de menor concentración.
Difusión y Transporte de los Contaminantes El segundo aspecto, el transporte de los contaminantes, se refiere a la forma como estos "viajan" desde la zona donde fueron emitidos hasta otras regiones diferentes, valiéndose de las corrientes de aire.
Difusión y Transporte de los Contaminantes En la atmósfera, ambos procesos ocurren en forma simultánea y dependen de muchos factores a la vez; entre estos, los más relevantes son: El tipo de fuente de emisión, especialmente si está a nivel del suelo o elevada. 1.- Los parámetros meteorológicos, particularmente la temperatura, la dirección y velocidad del viento, la presión barométrica, el régimen de lluvias y la humedad relativa.
Difusión y Transporte de los Contaminantes 2.- Los parámetros geo-morfológicos. Estos indican las características del terreno, especialmente en cuanto a la forma de la vegetación se refiere. 3.- Parámetros topográficos. Indican las características detalladas del terreno, especialmente en lo referente a elevaciones y edificaciones. Otro factor que se debe tomar en cuenta es el tipo de contaminante y su tiempo de vida media, que se refiere al tiempo que el contaminante permanece en el aire.
Difusión y Transporte de los Contaminantes Debe recordarse que todas las sustancias contaminantes en la atmósfera sufren transformaciones químicas o físicas, algunas más rápido, otras en forma más bien lenta, pero todas terminarán desapareciendo al transformarse de la forma como fueron emitidas originalmente.
Difusión y Transporte de los Contaminantes Si se logran obtener datos exactos de los parámetros mencionados anteriormente en una región determinada, es posible construir un modelo matemático que simule en forma bastante acertada la difusión y el transporte de los contaminantes en la atmósfera y predecir así sus posibles efectos.
MODELOS DE LA DISPERSION ATMOSFERICA El campo del control de calidad del aire se dirige principalmente al impacto de los efectos perjudiciales de las sustancias arrastradas por el aire sobre la salud de los organismos vivos.
transporte
Aire
Fuente de contami nación
Recepto r
Interacción
MODELOS DE LA DISPERSION ATMOSFERICA Modelo de la calidad del aire.- Es una representación física o matemática del evento de contaminación del aire.
Objetivo.- Es la predicción de la concentración de un contaminante en un punto dado en el aire del ambiente, específicamente en la posición de un receptor empleando la información respecto a las entidades que intervienen: La fuente de contaminación, la atmósfera y cualquier otro objeto que pueda afectar el evento y respecto a los procesos involucrados: liberación y transporte.
MODELOS DE LA DISPERSION ATMOSFERICA Viento:- El viento diluye los contaminantes a medida que son emitidos y los transporta lejos de su fuente. Normalmente, la dilución de los contaminantes está en proporción directa con la velocidad media del viento a través de la columna de humo del contaminante.
MODELOS DE LA DISPERSION ATMOSFERICA En general, el viento es el que indica la velocidad y la dirección del movimiento de la masa de esta columna de humo y afecta también la magnitud de la dispersión que puede tener lugar.
MODELOS DE LA DISPERSION ATMOSFERICA El viento es aire en movimiento y es una forma indirecta de la energía solar. Este movimiento de las masas de aire se origina por diferencias de temperatura causada por la radiación solar sobre la superficie terrestre, que junto a la rotación de la tierra, crean entonces los, llamados, patrones globales de circulación.
El transporte y dispersión de contaminantes del aire ambiental están influenciados por complejos factores: • las variaciones globales y locales del clima y • las condiciones topográficas locales. A nivel mundial influyen sobre el movimiento de los contaminantes, por ejemplo, la dirección predominante de los vientos en Centroamérica es de este a oeste y en Norteamérica y Sudamérica es de Oeste a Este
• A nivel local, los principales factores del transporte y dispersión son el viento y la estabilidad.
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La dispersión de contaminantes de una fuente depende de la cantidad de turbulencia en la atmósfera cercana. La turbulencia puede ser creada por el movimiento horizontal y vertical de la atmósfera.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TRANSPORTE Y DISPERSIÓN • El Viento La velocidad del viento puede afectar en gran medida la concentración de contaminantes en un área. Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor será la concentración de contaminantes. El viento diluye y dispersa rápidamente los contaminantes en el área circundante. El efecto que puede causar el viento depende de los accidentes del terreno o incluso de la configuración de los edificios en las zonas urbanizadas
La Estabilidad Atmosférica Afecta el transporte y dispersión de los contaminantes del aire. Las condiciones atmosféricas inestables producen la mezcla vertical. Generalmente, el aire cerca de la superficie de la tierra es más caliente en el día debido a la absorción de la energía solar. Luego, el aire más caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire más frío y pesado de la atmósfera superior. Este movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.
• Las inversiones térmicas constituyen el caso más representativo de estabilidad atmosférica. Estas frenan la dispersión vertical de los contaminantes. • Los contaminantes se encuentran entonces confinados bajo una 'capa de inversión' que actúa como un tapón térmico. Los fenómenos de inversión térmica no provocados por la topografía, se producen principalmente en invierno, en situaciones anticiclónicas o de altas presiones que corresponden con días soleados y sin nubes.
La Precipitación •
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Permite un efecto beneficioso, por que lava las partículas contaminantes del aire y ayuda a minimizar las partículas provenientes de actividades como la construcción y algunos procesos industriales. Sin embargo, la humedad juega un papel negativo en la evolución de los contaminantes ya que favorece la acumulación de humos y polvo. Por otra parte, el vapor de agua puede reaccionar con ciertos aniones aumentando la agresividad de los mismos, por ejemplo el trióxido de azufre en presencia de vapor de agua se transforma en ácido sulfúrico, lo mismo ocurre con los cloruros y los fluoruros para dar ácido clorhídrico y fluorhídrico respectivamente.
La Topografía Las grandes ciudades rodeadas de una topografía compleja como, valles o cadenas montañosas a menudo experimentan altas concentraciones de contaminantes del aire. Por ejemplo, las ciudades de Los Ángeles y México están ubicadas en cuencas rodeadas por montañas y experimentan altos niveles de contaminación.
MODELOS DE DISPERSIÓN • Los modelos de dispersión, son métodos para calcular la concentración de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente. • En la elaboración de modelos se usan representaciones matemáticas de los factores que afectan la dispersión de contaminantes. • Las computadoras, mediante modelos, facilitan la representación de los complejos sistemas que determinan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.
•Cuando se hace un modelo del transporte y dispersión de contaminantes del aire se recopila información específica de un punto de emisión. Esta información incluye: • La ubicación del punto de emisión (longitud y latitud), • La cantidad y tipo de los contaminantes emitidos, • condiciones del gas de la chimenea, • Altura de la chimenea y • factores meteorológicos tales como la velocidad del viento, perfil de la temperatura ambiental y presión
• Los científicos usan estos datos como insumo del modelo de computación y para predecir cómo los contaminantes se dispersarán en la atmósfera. Los niveles de concentración pueden calcularse para diversas distancias y dirección de la chimenea. • Uno de los modelos matemáticos usado para dispersión de contaminantes atmosféricos es el modelo gaussiano • El modelo se aplica a una fuente puntual ( chimenea), pero puede ser modificado para considerar fuentes lineales ( carretera, motores), o fuentes superficiales ( que se modelen con un gran numero de fuentes puntuales)
