modelos de dispersión2015

7/24/2019 Modelos de Dispersin2015

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FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALESPROGRAMA DE INGENIERA AMBIENTAL

Noviembre 3, 2015

Franklin Torres Bejarano

CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA


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Qu es un modelo de dispersin atmosfrica?

Un modelo es una representacin simplificada de la realidad. No contienetodas las caractersticas del sistema real, pero contiene las caractersticas deinters para el problema que queremos resolver mediante su uso.

Los modelos pueden ser: Fsicos: una representacin a escala de la realidad Matemticos: una descripcin del sistema mediante relaciones matemticas

y ecuaciones

Un modelo de dispersin es :

Una simulacin matemtica de la fsica y la qumica que rigen el transporte, ladispersin y transformacin de contaminantes en la atmsfera. Un medio de estimacin viento abajo de las concentraciones de la

contaminacin del aire, dada informacin sobre las emisiones contaminantesy la naturaleza de la atmsfera.


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Los contaminantes emitidos al aire son transportados largas distancias porflujos de aire a gran escala y son dispersados por flujos de aire de pequeaescala o turbulencia, que mezclan los contaminantes con aire limpio.

Procesos de dispersin atmosfrica

Esta dispersin por el viento es unproceso muy complejo debido a lapresencia de diferentes tamaos deremolinos en el flujo atmosfrico.


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Segn la historia, Heisenberg deca que si se encontrara con Dios le preguntara dos cosas:1. por qu la relatividad? y 2. por qu la turbulencia?

Incluso bajo condiciones ideales en un laboratorio, la dinmica de laturbulencia y la difusin turbulenta son algunos de los procesos ms difciles demodelar de la mecnica de fluidos.

No existe una teora completa que describa la relacin entre lasconcentraciones de contaminantes del aire y los factores y procesos

meteorolgicos causantes.

Procesos de dispersin atmosfrica

Y estaba seguro que Dios tendra respuesta para la primera pregunta...


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Modelos de dispersin

Los Modelos de dispersin pueden tomar muchas formas. Los ms simples seproporcionan en forma de grficos, tablas o frmulas en papel. Hoy en da losmodelos de dispersin comnmente estn en forma de programas decomputador, con interfaces de fcil utilizacin e instalaciones de ayuda en lnea.

Los modelos ms modernos de contaminacin

del aire son programas informticos quecalculan la concentracin de contaminantesviento abajo de una fuente usandoinformacin sobre: Tasa de emisin de contaminantes

Caractersticas de la fuente de emisin La topografa local Meteorologa de la zona Concentraciones de fondo de conta minantes

o ambientales.


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Modelacin de la contaminacin del aire

El proceso de modelado de la contaminacin del aire consta de cuatro etapas:entrada de datos, clculos de la dispersin, concentraciones derivadas y anlisis.


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En la actualidad, los modelos de dispersin ms utilizados son modelos de plumagaussiana en estado-permanente. Estos se basan en una aproximacinmatemtica del comportamiento de la pluma y son los modelos ms sencillos deusar.

Incorporan una descripcin simple del proceso de dispersin, y hacen algunas

suposiciones fundamentales que pueden no reflejar exactamente la realidad. Sinembargo, aun con estas limitaciones, este tipo de modelo puede proporcionarresultados razonables cuando se usa apropiadamente.



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Recientemente, se han desarrollado mejoresmtodos para describir la variacin espacial de laturbulencia y las caractersticas de la difusin en laatmsfera.

La nueva generacin de modelos adopta un enfoquems sofisticado para describir la difusin ydispersin, usando las propiedades de la atmsfera.Esto permite un mejor tratamiento de las situacionescomplejas, como terrenos accidentados y transportede larga distancia.


Importancia de la MeteorologaLas concentraciones a nivel del suelo como resultadode una descarga constante de contaminantes varansegn el clima (especialmente el viento).La meteorologa es fundamental para la dispersin de

contaminantes, ya que es el principal factor quedetermina el efecto de dilucin de la atmsfera.


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Los modelos se pueden configurar para estimar concentraciones viento abajo de los

contaminantes para diversos perodos promedio, ya sea a corto plazo (tres minutos)o a largo plazo (anual).

Los resultados de los modelos tambin se pueden utilizar para : Evaluar el cumplimiento de las emisiones con las directrices de calidad del aire,

criterios y normas Planificacin de nuevas instalaciones Determinar una altura apropiada de chimenea Gestin de las emisiones existentes Diseo de redes de monitoreo del aire ambiental Identificacin de los principales contribuyentes a los actuales problemas de

contaminacin atmosfrica Evaluacin de las polticas y estrategias de mitigacin (e.g. , el efecto de las

normas de emisin)

Que aplicaciones tienen los modelos de dispersin?


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Previsin de episodios de contaminacin Evaluar los riesgos de la planificacin y gestin de eventos raros tales como

emisiones accidentales de sustancias peligrosas Estimacin de la influencia de los factores geofsicos en la dispersin (e.g. , la

elevacin del terreno, presencia de cuerpos de agua y uso de la tierra) Funcionamiento laboratorios numrica para la investigacin cientfica que

incluyen experimentos que de otra forma sera muy costoso en el mundo real(e.g. , el seguimiento de emisiones accidentales de sustancias peligrosas)

Ahorro de costes y tiempo, respecto al monitoreo los costos de modelacin son

una fraccin de los costos de monitoreo y una simulacin de perodos anuales omultianuales, slo toma algunas semanas de evaluacin.

Que aplicaciones tienen los modelos de dispersin?


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Qu no pueden hacer los modelos de dispersin?

Incluso el modelo de dispersin atmosfrica ms sofisticado no puede predecir el

lugar exacto, la magnitud y el tiempo de concentraciones a nivel del suelo con el100% de precisin.

Sin embargo, la mayora de los modelos utilizados en la actualidad (especialmentelos modelos aprobados de EPA) han pasado por un proceso de evaluacinexhaustiva y los resultados del modelo son razonablemente precisos, siempre quesea un modelo apropiado y los datos de entrada utilizados.

Los errores son introducidos en los resultados por la incertidumbre inherenteasociada a la fsica y la formulacin utilizada para modelar la dispersin, y porparmetros de entrada imprecisos, tales como la emisin y datos meteorolgicos.

Los factores ms importantes que determinan la calidad y la exactitud de losresultados son los siguientes: La idoneidad del modelo para la tarea La disponibilidad de fuentes de informacin precisa La disponibilidad de informacin precisa de datos meteorolgicos.


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Qu modelo de dispersin usar?

Uno de los elementos clave en un estudio eficaz de modelos de dispersin es

escoger una herramienta apropiada para que coincida con la escala del impacto y lacomplejidad de una descarga en particular. Al elegir el modelo ms adecuado lasprincipales cuestiones a considerar son: La complejidad de la dispersin (e.g. , el terreno y los efectos de la meteorologa)

La escala y la importancia de los efectos potenciales, incluyendo la sensibilidad delmedio receptor ( e.g. , la salud humana frente a los efectos en comodidad).

Los siguientes criterios deben ser utilizados para decidir el uso si usar un modelogaussiano o un modelo avanzado:

a) Se requieren encontrar los efectos de campo cercano o lejano?

b) Causalidad es un tema importante (es decir, el tiempo necesario requerido porlos contaminantes para viajar del punto A al punto B)?

c) La deposicin hmeda o seca de contaminantes puede ser un problema?

d) Se desea tener en cuenta la qumica del SOx y Nox?

e) La fuente es una regin de terreno complejo o un entorno costero?


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Modelos de pluma gaussiana

Los Modelos de pluma gaussiana son ampliamente utilizados, bien entendidos, de

fcil aplicacin, y recientemente, han recibido la aprobacin internacional.Incluso hoy en da, desde un punto de vista reglamentario la facilidad de aplicaciny consistencia entre las aplicaciones es importante. Adems, los supuestos, loserrores y las incertidumbres de estos modelos en general son bien conocidos,aunque stos siguen siendo objeto de un mal uso.

La frmula de pluma gaussiana se obtiene suponiendo condiciones de estado estacionario (steady-state). Es decir, las frmulas de dispersin gaussiana nodependen del tiempo.

Se supone que las condiciones meteorolgicas permanecen constante durante la

dispersin de la fuente al receptor, que es efectivamente instantnea.


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Modelos de pluma gaussiana

Los modelos de pluma gaussiana son aplicables cuando :

a) Los contaminantes son qumicamente inertes, un simple mecanismo de primerorden es apropiado, o la qumica puede llevarse a cabo como un paso de post-procesamiento

b) El terreno no es fuerte o complejo

c) La meteorologa se puede considerar uniforme espacialmented) Hay pocos perodos de viento en calma.

Caractersticas de los modelos gaussianos en estado estacionario : No requieren importantes recursos informticos - se puede ejecutar en casi

cualquier PC de escritorio. Son fciles de usar - vienen con interfaces amigables (GUI) y se requiere un

nmero pequeo de datos de entrada. Son ampliamente utilizados y su conocimiento bien desarrollado. Tienen pocos requerimientos de datos meteorolgicos


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Limitaciones de modelos de pluma gaussiana

Efectos de la causalidad

Los modelos de pluma gaussiana asumen que el material contaminante se transporta enuna lnea recta al instante (como un haz de luz) hacia los receptores, que pueden tener untiempo de transporte de varias horas o ms desde la fuente.

Bajas velocidades de viento

Los modelos de pluma gaussiana 'rompen' durante baja velocidad del viento o condicionesde calma debido a la dependencia de la velocidad del viento inversa de la ecuacin de lapluma en estado estacionario, lo que limita su aplicacin.

Condiciones meteorolgicas espacialmente uniformeLos modelos gaussianos en estado estacionario tienen que asumir que la atmsfera esuniforme en todo el dominio de modelado, y que las condiciones de transporte ydispersin existen sin cambios suficiente tiempo para que el material llegue al receptor.

Trayectorias en lnea rectaEn zonas de terreno moderado, estos modelos suelen sobreestimar los efectos del terreno

choque en condiciones estables, ya que no tienen en cuenta el retorno o el aumento delviento causado por el propio terreno.


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Modelos de dispersin avanzados

Estos han sido utilizados para investigacin cientfica durante dcadas, y ahoraestn comenzando a entrar en la esfera normativa o regulatoria.

Su uso evita la mayora de las limitaciones de los modelos en estado estacionario.

A pesar de sus demandas sobre recursos (humanos, computacionales y de datos)

son muy superiores a los modelos de pluma gaussiana. La potencia de losordenadores tambin est aumentando rpidamente, por lo que este aspecto yano es un problema. Sin embargo, el uso de modelos avanzados implica muchamayor demanda de datos meteorolgicos de entrada.

Modelos avanzados de dispersin se pueden agrupar en tres categorasdependiendo de la forma en que los contaminantes del aire son representadospor el modelo .


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Partculas

Las emisiones de contaminantes, especialmente las de fuentes puntuales, amenudo estn representados por una corriente de partculas (incluso si elcontaminante es un gas), que son transportadas por el viento y se difundealeatoriamente de acuerdo al modelo de turbulencia.

Puff (Soplo, exhalaciones)Las emisiones de contaminantes tambin pueden ser representados por una seriede disparos (soplos) de un material que tambin se transporta por el viento. Cadabocanada representa una cantidad discreta de la contaminacin, cuyo volumen seincrementa debido a la mezcla turbulenta.

Puntos de red

La distribucin de contaminantes est representada por las concentraciones en una(regular) rejilla de puntos tridimensional. Esta es la formulacin menos costosacomputacionalmente, pero las dificultades surgen cuando la magnitud de la

emisin de contaminantes es menor que la distancia entre puntos de la cuadrcula.


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La diferencia fundamental entre los modelos avanzados y modelos de plumagaussiana, es que los modelos avanzados requieren campos meteorolgicos detres dimensiones, en lugar de mediciones en un solo punto, y suposiciones deuniformidad espacial.

Hay una serie de cuestiones a considerar cuando se aplica un modelo de

dispersin de avanzada a una evaluacin de la calidad del aire. Estas incluyen: Conocimiento detallado de la meteorologa de la capa lmite, la turbulencia

atmosfrica, y (quizs) la qumica atmosfrica y dinmica de las partculas. Una PC de escritorio de alta especificacin, con ms memoria, espacio en disco y

procesamiento que lo requerido para los modelos de pluma gaussiana. Una interfaz de usuario compleja debido a ms parmetros de entrada, lo que

significa que la visualizacin de la produccin tambin puede requerir software depost-procesamiento para manejar archivos de salida de gran tamao.

Un conjunto de datos meteorolgicos totalmente 3D, variable en el tiempo, exige un

buen conocimiento de la meteorologa de la contaminacin del aire.


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http://www.green.tv/http://www.green.tv/


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Meteorologa bsica

Los contaminantes circulan de la misma manera que circula el aire de latroposfera.El movimiento del aire es causado por la radiacin solar y la forma irregular dela Tierra y su superficie, que ocasiona una desigual absorcin de calor por lasuperficie de la Tierra y la Atmsfera.

ste diferencial de calor y desigual absorcin crea un sistema dinmico.


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Isla de calor formada sobre una ciudad

Patrones globales de viento




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Proceso de contaminacin


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CONTAMINANTES ATMOSFRICOS

Ozono (O3)

Dixido de azufre (SO2)

Dixido de nitrgeno (NO2)

Material Particulado (PM)

Monxido de carbono (CO)


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Lmites Mximos Permisibles

OMS: 100 a 150 g/m/24 horas, 40 a 60 g/m media anual

DIXIDO DE AZUFRE (SO2)

Propiedades Gas incoloro, no inflamable, sabor y olor fuerte e irritante Permanencia media en la atmsfera de 2 a 4 das Las altas concentraciones de SO2, se registran a 20 Km ~ de la fuente

Fuente Combustibles que contienen azufre (diesel y combustleo) Fundicin de minerales ricos en sulfatos Se genera principalmente por la industria y vehculos automotores

Accin contaminante Se convierte en cido sulfrico (H

2SO4)

por absorcin de humedad (H 2O) y enpartculas de sulfatos por accin de laradiacin solar Lluvia cida

Efectos Enfermedades respiratorias(broncoconstriccin, bronquitis) ymuerte


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Efectos Daos a la salud: enfermedades respiratorias(bronquitis y pulmona) Daos a las plantas Corroe tejidos y materiales diversos

DIXIDO DE NITRGENO (NO2)


OMS: de 0.11 ppm ( 200 g/m) /1 hora/1 vez/ao, y 0.023 ppm ( 40 g/m) ao

Propiedades Agente oxidante, soluble en agua Permanencia media en la atmsfera 1 da

Fuente Emisiones naturales (procesosmicrobiolgicos en suelo y ocanos) Automotores de gasolina Centrales termoelctricas

Actividades agrcolas y ganaderas Accin contaminante NO2 = NO y O O + O2 = O3 NO2 + OH = HNO3 (cido ntrico) Lluvia cida

Efecto invernadero


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OZONO (O3)

Propiedades Gas altamente reactivo, incoloro, inodoro e inspido,menos denso que el aire

Fuente Combustin incompleta de gasolina y gasoil enautomotores

Efectos Txico, envenena la sangre Altamente oxidante Afecta a los tejidos vivos Irritacin ocular, de nariz y garganta Tos, dificultad y dolor durante la respiracin Dolor y opresin en el pecho Malestar general y debilidad Nusea y dolor de cabeza


OMS: 0.05 a 0.10 ppm/hr, cada tres aos.


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FuenteErosin el sueloQuemas agrcolas-forestalesCombustin de

hidrocarburos y automotoresPolvo, holln, asbestos, salesMetales (hierro, plomo)Mat. Biol. (polen, esporas,virus y bacterias)

PARTCULAS

Partculas sedimentables (>10 m) .- Tienden a precipitarse con facilidady permanecen suspendidas poco tiempo. No representan riesgos significativos a la salud.NOM: promedio de 24 horas y 75 g/m

Partculas menores a 10 m (PM10 - 2.5 a 10 m ).- Perjudiciales a lasalud por que no son retenidas por el sistema de limpieza natural deltracto respiratorio, pero difcilmente penetran hasta los alveolospulmonares. Permanecen de 1 a 2 dasNOM: 150 g/m / 24 horas y 50 g/m anual

Partculas menores a 2.5 m (PM2.5).- Mayor riesgo a salud, puede serfactor de muerte prematura. Permanecen varios das o semanas (penetranhasta los alveolos pulmonares)NOM: 65 g/m /24 horas y 15 g/m anual.Su aplicacin es de carcter nacional.

Materia slida o lquida, orgnicas o inorgnicas dimetro que oscila entre 0.0002 y 500 m.

Se clasifican de acuerdo con su efecto en la salud humana:

En conjunto se denominan partculas suspendidas totales (PST)


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MONXIDO DE CARBONO (CO)

Propiedades

Gas incoloro, inodoro e inspido, menos denso que el aire Permanencia mediaen la atmsfera de 1 mes, antes de oxidarse y convertirse en CO2

Fuente 70 % de las emisiones de CO provienen de la combustin incompleta degasolina y gasoil en automotoresLas concentraciones horarias de CO reflejan patrones de trfico vehicular

Efectos Txico, envenena la sangre Su concentracin en el aire representa ~l 75% de los contaminantes emitidos a la

atmsfera; sin embargo, es una molcula estable que no afecta directamente a lavegetacin o los materiales. Su importancia radica en los daos que puede causar a la salud humana alpermanecer expuestos por perodos prolongados a concentraciones elevadas.


OMS: 9 ppm ( 10,000 g/m) / 8 horas, 1 vez al ao


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Chimeneas de industrias

Las emisiones de las chimeneas industriales estn reguladospara proteger la salud humana y el medio ambiente .Las instalaciones industriales estn obligadas a obtenerpermisos para emitir a la atmsfera y demostrar sucumplimiento con las regulaciones.En el proceso de solicitud de permisos, generalmente seutilizan los modelos de dispersin para evaluar el impacto delas emisiones de fuentes puntuales.


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Formacin de penachos

La combinacin de fuerza de emisin, la velocidad delviento y la turbulencia atmosfrica da lugar a laformacin de una estructura caracterstica, que sedenomina penacho .


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Penachos segn estabilidad atmosfrica(Parte I)


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Penachos segn estabilidad atmosfrica(Parte II)


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Segn sea un caso u otro, el modelo gaussianocorresponde a un promedio sobre cierto intervalo detiempo.

Adems, estos son tiles para distancias de hasta 20 km.No sirven para problemas como la lluvia cida queimplican cientos de km.


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Penachos segn estabilidad atmosfrica


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Modelo de Dispersin

Un modelo de dispersin es esencialmente un procedimientode clculo para predecir las concentraciones viento abajo deuna fuente de contaminantes

Habitualmente utilizadas en los:Evaluaciones de impacto ambientalAnlisis de riesgoPlaneacin de emergencias


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Clases de Modelos de Calidad del Aire

Los procedimientos de modelacin de calidad del aire se puedenclasificar en cuatro categoras genricas: gausiano, numrico,estadstico o emprico y fsica

El nfasis est en los modelos tipo pluma gausiana de liberacincontinua, que son el ncleo de la mayora de los modelosregulatorios de la Agencia de Proteccin Ambiental de EE.UU.(EPA)

Los modelos de gausianos son la tcnica ms utilizada paraestimar el impacto de los contaminantes no reactivos


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Parmetros del modelo

El modelo se basa en nuestro conocimiento de lossiguientes parmetros:

Las caractersticas de las emisiones (velocidad desalida de la chimenea, elevacin de la pluma,temperatura, dimetro de la chimenea)Terreno (rugosidad de la superficie, la topografa local,edificios cercanos)

Estado de la atmsfera (velocidad del viento,estabilidad, altura de mezclado, direccin del viento)

L i d dif i l d l d l i


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La ecuacin de difusin y el modelo de pluma gaussiana

La tasa de cambio de masa de la difusin Nx , deespecies gaseosas en la direccin x en un rea deseccin transversal A, es dada por la expresin:

x DxC

A N x

donde;Nx es la transferencia de masa por unidad de tiempoDx es la disfusividad de masa, rea/tiempo, en la direccin xC es la concentracin en masa por unidad de volumen

A es el rea de seccin transversal en la direccin x

E l D ll d l M d l d Pl i


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Esquema para el Desarrollo del Modelo de Pluma gaussiana

x

DxC dz dy N x dx x N

(Movimiento en masa entra) = dz dyCU Movimiento en masa sale


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x

DxC dz dy N x

dxdz dy

x DxC

x x DxC

dz dy N dx x

dz dydxdz dy x

DxC x

N N xdx x

dz dyCU movimientoen flujoentradadetasa )(

dxdz dyCU x

dz dyCU movimientoen flujo salidadetasa )(

dz dydxCU x

movimientoen flujonetatasa )(

dz dydxt C

dz dydxdedentrocambiodetasa

x

DxC dz dy N x dx x N

(masa entra) = dz dyCU Masa sale


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z DzC

z y DyC

y x DxC

xCU xt C

donde;x = a lo largo de la direccin del viento desde la fuente

y = transversal a la direccin del vientoz = coordenada vertical medida desde la fuenteC(x,y,z) = concentracin media de la sustancia en un punto (x,y,z) [kg/m3]Dy, Dz = difusividad de masa en la direccin de los ejesy - yz- [m2/s]U = velocidad media del viento a lo largo del eje x [m/s]

x

CU t C Tasa de cambio en el tiempo y adveccin

., etc

x DxC

x

Difusin turbulenta de material relativo al centro de la nube de contaminante.

(La nube se ampliar con el tiempo debido a estos trminos)

S i i


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Suposiciones

La transferencia de masa debido al movimiento en bloque en la direccinx se aleja de la contribucin debido a difusin de masa. Esto es, elsegundo trmino de la ecuacin es mucho ms pequeo que el primero y

puede ser eliminado de la ecuacin.

Nos interesa principalmente la solucin en estado permanente para ladispersin de contaminantes en la atmosfera. Entonces la cantidades cero

Aunque la velocidad del viento vara en las tres direcciones, la variacines relativamente pequea. Por lo tanto, es apropiado asumir que la

velocidad U del viento es constante.La direccin de transporte ms importante debido al viento, se elige quesea a lo largo del eje x .

Dx, Dy y Dz son constantes

t C


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2

2

2

2

z C

Dz y

C Dy

xC

U

xU

Dz z

Dy y

KxC 4exp

221

La solucin general de esta ecuacin diferencial parcial de segundo orden es:

Donde K es una constante arbitraria cuyo valor es determinado por las condiciones de frontera.

La tasa de transferencia de contaminantes a travs de cualquier plano vertical viento abajode la fuente es una constante en el estado de equilibrio, y esta constante debe ser igual a la tasade emisin de la fuente, Q.

dz dyUC Q

dz dy x

U

Dz

z

Dy

y KUxQ

4exp

221

z DzC

z y DyC

y x DxC

xCU

xt C


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Despus de integrar

2/14 Dz DyQ

K

Donde Q es la fuerza de la fuente de emisin, masa emitida por unidad de tiempo

xU

Dz z

Dy y

Dz Dy x

Q z y xC

4exp

4),,(

22

2/1

Parmetros gausianos

U x

Dy y 2 y U x

Dz z 2

G fi d fi i d di i d P ill Giff d


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Grficas de coeficientes de dispersin de Pasquill-Gifford

Coeficiente y en la direccin transversal en funcinde la distancia viento abajo

Coeficiente z en la direccin vertical en funcin dela distancia viento abajo

(Wark and Warner, 1986)


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donde;C(x,y,z) = concentracin de la sustancia en un punto (x,y,z) [kg/m3]

x = distancia viento abajo[m],y = distancia transversal[m],z = distancia vertical sobre el suelo[m],

Q = tasa de emisin del contaminante[kg/s], y = funcin del coeficiente de dispersin lateral [m], z = funcin del coeficiente de dispersin vertical [m],U = velocidad media del viento [m/s],H = altura efectiva de la chimenea[m].

2

2

2

2

2

2

2exp

2exp

2exp

2),,(

z z y z y

H z H z yU

Q z y xC

La ecuacin general para calcular la concentracin en estado estacionario de un

contaminante en el aire ambiente como resultado de una fuente puntual est dada por:

Solucin general


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2

2

2

2

2exp

2exp)0,,(

z y z y

H yU

Q y xC

Dado que las concentraciones de contaminacin son generalmente medidas a nivel del

suelo, es decir, z = 0, la ecuacin se reduce a:

Esta ecuacin tiene en cuenta la reflexin de gases contaminantes de la superficie de latierra

Estamos interesados, generalmente, en el mayor valor de la concentracin al nivel delsuelo en cualquier direccin, y esto es la concentracin a lo largo de la lnea central de la

pluma, es decir, y = 0. La ecuacin ahora se reduce a:

2

2

2exp)0,0,(

z z y

H U

Q xC


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z yU Q

xC

)0,0,(

Finalmente, para una fuente de emisin a nivel del suelo, H = 0, y la concentracin de

contaminantes a nivel del suelo viento abajo a lo largo de la lnea central del penachoest dada por:

Para una emisin sobre el nivel del suelo, la concentracin mxima viento abajo al niveldel suelo se produce a lo largo de la columna central, cuando se cumple la siguientecondicin:

2

H z

y y z son medidas de la propagacin de la pluma en el viento transversal (lateral) y ensentido vertical, respectivamente.


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d

T T T

pU

d vhhh H

s

atm satm

s 31068.25.1

Donde v s es la velocidad del gas de la chimenea, d es el dimetro interior de la chimenea, patm y T atm son la presin y temperatura atmosfrica y T s es la temperatura de los gases de la chimenea

Altura efectiva de la chimenea

Se calcula con la siguiente ecuacin:

Fronteras de la pluma


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Dispersin de la pluma de distribucin gausiana y sistema de coordenadas


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Ejercicio

Considere una planta qumica que libera 60 g/s de xileno desde una altura efectiva de

chimenea de 40 m. La velocidad del viento es 4 m/s. A una distancia 5 km viento abajode la planta, los coeficientes de dispersin son, y = 438 m y z = 264 m (quecorresponden a condiciones inestables ligeras). Estimar la concentracin de xileno a lolargo de la lnea central de la pluma al nivel del suelo, 5 km viento abajo de la planta.Asuma que el decaimiento del xileno es despreciable.

2

2

264240exp

264438/4/60)0,0,5000( m

mm sm s g mC

335 /41/101.4 m g m g C

ll


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1. Una fuga de un oleoducto resulta en una emisin de 100 g/h de H 2S. En un da de

verano muy soleado, con una velocidad del viento de 3.0 m/s, cual ser laconcentracin (en g/m 3)de H2S a 1.5 km directamente viento debajo de la fuga?

Taller

Buscar la clasificacin de la condiciones de estabilidad atmosfrica de acuerdo a lascondiciones de viento y clima.

De la clasificacin anterior, obtener los coeficientes de dispersin y y z con lasgrficas de coeficientes de dispersin de Pasquill Gifford dadas.

2. Una planta de generacin elctrica emite 1.1 kg/min de SO 2 procedente de unachimenea con una altura efectiva de 60m. En una tarde finamente nublada, con unavelocidad del viento de 5.0 m/s cul ser la concentracin de SO

2 al nivel del suelo

500 m directamente viento abajo de la chimenea?


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GRACIAS!

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