sábado, 9 de junio de 2012
lunes, 4 de junio de 2012
unidad 5
Capitulo 5.
Clasificación y características de los dispositivos de control.
5.1
Partículas.
¿Qué son las
partículas?
Existen cosas flotando en el aire. La mayoría de
ellas no pueden ser vistas. Estas cosas flotantes son un tipo de contaminación
del aire llamadas partículas. De hecho, las partículas pueden ser lo que mas
comunmente afecte la salud de las personas.
Partículas
grandes: miden entre
2.5 y 10 micrómetros (de 25 a 100 veces más delgados que un cabello humano).
Estas partículas son llamadas PM10 (decimos PM diez, el cual significa
partículas de hasta 10 micrómetros en tamaño). Estas partículas causan efectos
menos severos para la salud.
Partículas
pequeñas: Las
partículas pequeñas son menores a 2.5 micrómetros (100 veces más delgadas que
un cabello humano). Estas partículas son conocidas como PM2.5 (decimos PM dos
punto cinco, como en partículas de hasta 2.5 micrómetros en tamaño. En la tabla
9 se muestran algunas características y efectos de las mencionadas partículas.
De donde provienen las partículas….
El tamaño no es la única diferencia. Cada tipo de
partículas estan hechas de diferente material y provienen de diferentes
lugares.
|
Partículas
Asperas (PM10)
|
Partículas
Finas (PM2.5)
|
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|
|
|
|
Lo que son
|
|
|
|
Que las
produce
|
|
|
Como entran a tu cuerpo.
Cuando inhalas respiras aire junto con cualquier partícula que se encuentre en el aire. El aire y las partículas viajan a tu sistema respiratorio (tus pulmones y vías respiratorias). En el camino las partículas se adhieren a las paredes de las vías respiratorias o viajan profundamente a los pulmones.
Entre más lejos viajen las partículas el efecto es mas severo.
¿Cúales partículas viajan más profundo en los pulmones?
PM10 (grandes) O PM2.5 (pequeñas)
Respuesta: Las partículas mas pequeñas 2.5. Las partículas pueden pasar a través de las vías respiratorias más pequeñas. Las partículas más grandes tienen más posibilidades de adherirse a las paredes, o pueden acuñarse en los pasajes estrechos de los pulmones.
Otros factores que afectan que tan profundo viajan las partículas.
*Respirar por la nariz o la boca. El respirar a través de tu boca le permite a las partículas viajar más profundamente en los pulmones.
*Ejercicio. Mientras haces ejercicio, las partículas pueden viajar mas profundamente. *Edad. La gente de edad avanzada no respira tan profundo, así que las partículas no viajan muy lejos.
*Enfermedades de los pulmones.Si alguna enfermedad de los pulmones obstruye las vías respiratorias, las partículas no viajan muy lejos.
*El estado del tiempo (temperatura).
*Otros contaminantes en el aire.
5.2 Gases y vapores
Se denomina gas al estado de
agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio.
Características de los gases:
Ø Se expanden libremente
Ø Algunos gases tienen olor y color
Ø Se propagan con gran facilidad y rapidez por
su naturaleza.
Ø Un gas está constituido por moléculas de
igual tamaño y masa
Ø Un gas no tiene forma ni volumen fijo
Ø Tienen una gran
energía cinética en sus moléculas.
En contraparte un vapor está
constituido por gotitas de líquido suspendidas en el aire muchas sustancias
líquidas se evaporan a temperatura ambiente, lo que significa que forman un
vapor y permanecen en el aire.
Características de un vapor:
Ø Los vapores más comunes corresponden a
vapores orgánicos
Ø Pueden ser inflamables o explosivos
Ø Pueden irritar los ojos y la piel
Ø Se propagan con gran
facilidad y rapidez por su naturaleza
Los gases y vapores tienen la propiedad de mezclas
íntimamente con el aire y no volver a separar espontáneamente. Aunque algunos
de ellos son bastante livianos o más pesados que el aire, la diferencia de
densidad no produce generalmente una estratificación.
Afectación a la salud. Estas penden en gran de las
propiedades fisiológicas del propio organismo afectado, al grado de producir
inflamación en los tejidos con que entran en contacto directo, vale decir que
tejidos epiteliales como la piel, la conjuntiva y especialmente la mucosa de
las vías respiratorias, son generalmente los más afectados .Ejemplos son el
amoniaco, acido clorhídrico y formaldehido
Los vapores y gases asfixiantes se
dividen en dos grupos:
1.- Asfixiantes Primarios:
Son aquellos que actúan principalmente
por déficit de oxigeno, es decir, diluyendo el aire hasta que la presión
parcial del oxigeno es insuficiente para provocar el intercambio entre el
hidróxido de carbono y el oxigeno.
2.- Asfixiantes Secundarios:
No actúan por deficiencia de oxigeno sino por bloqueo o
interferencia del proceso fisiológico de la respiración, puede significar un
accidente serio, y a menudo la muerte. Entre los más importantes tenemos el
monóxido de carbono, el ácido clorhídrico y la arsina un gas muy tóxico.
Los gases que contaminan la atmósfera
son:
v Dióxido de azufre
v Dióxido de carbono
v Oxido de nitrógeno
v Metano
v Ozono.
5.3 Control de olores
La problemática por la contaminación de olores se está
convirtiendo en una cuestión fundamental para ciertos sectores de la industria.
Los ciudadanos se están enfrentando cada vez más con los malos olores de las
compañías de fabricación. Es por lo tanto que el control del olor se está
convirtiendo en un factor importante para cada gestor y trabajadores
ambientales de la producción.
El olor es una de las cosas más
difíciles a medir. Pues la mayoría de las muestras del aire oloroso contienen
un cóctel de sustancias, con umbrales de cada olor diverso es casi imposible
tener un analizador en línea o un sistema que mida y que pueda cuantificar y
distinguir entre estos componentes.
La técnica de Olfatometría es usada para definir la
concentración de un olor en términos de percepción humana. Dicha técnica evalúa
las diluciones con aire “limpio "que un olor debe sufrir para no ser
detectable por un humano. 
El control de
olor es uno de los intereses primarios en las instalaciones medio ambientales,
especialmente si se ubican cerca de áreas residenciales. La buena gestión del
proceso y el quehacer cuidadoso puede reducir los olores, pero en muchos casos
todavía se requerirá algún método para la reducción del olor. Se exige la
reducción de malos olores de las industrias, y las de procesamiento de
alimentos y el tratamiento de productos de origen animal son algunas de las
actividades más afectadas.
También es
necesario el control del olor en multitud de procesos, y hay varias opciones
para el tratamiento del olor, incluyendo el químico, la destrucción térmica y
la biofiltración. Incluimos una comparación entre sistemas:
Destrucción
térmica
• Requiere instalaciones complejas y de elevado
coste de adquisición
• Consume energía
• Puede permitir un aprovechamiento térmico del
calor generado
• Muy utilizado para eliminar disolventes y
COVs en general
Carbón activado
• Sistema en seco con peligro de condensación
de humedad en el lecho
• Limitada eficacia frente a moléculas pequeñas
como el amoniaco
• Requiere frecuente regeneración o reposición
del lecho
• Apto para contaminaciones esporádicas
Lavado químico.
• Consume reactivos, a veces caros y peligrosos
• Requiere mantenimiento intensivo por personal
medianamente cualificado
• Se utiliza para caudales grandes
Filtro biológico
•
Bajo
coste de implantación y mantenimiento
•
Retiene
mezclas de contaminantes con alto rendimiento
•
Técnica
fiable y comprobada
•
Buena
adaptabilidad a variaciones de contaminantes
• Posibilidad de instalación descentralizada
Un biofiltro usa materiales orgánicos que son mantenidos
a una humedad adecuada para que tenga lugar el desarrollo microbiano para
absorber y degradar compuestos olorosos.
Es una
tecnología apta para emisiones con niveles medios de sulfuro de hidrógeno,
amoníaco, COV's y en general aquellas instalaciones en las que se originan
olores de procesos de degradación biológica o manejo de productos orgánicos.
SIG
FIGURA:se observa un tipo de dispositivo de control de olores de sustancias
químicas de uso comercial.
unidad 4
El
Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA) inició su operación en noviembre
de 1992 con la finalidad
de contar con información continua y fidedigna de los niveles de contaminación ambiental en el AMM.
Cuenta con una red formada por cinco estaciones de monitoreo ambiental fijas situadas en las zonas sureste, noreste, centro, noroeste y suroeste del área metropolitana, cinco muestreadores de alto volumen y dos unidades de monitoreo ambiental móvil.
de contar con información continua y fidedigna de los niveles de contaminación ambiental en el AMM.
Cuenta con una red formada por cinco estaciones de monitoreo ambiental fijas situadas en las zonas sureste, noreste, centro, noroeste y suroeste del área metropolitana, cinco muestreadores de alto volumen y dos unidades de monitoreo ambiental móvil.
Con esta
infraestructura es posible reportar diariamente las condiciones de
contaminación atmosférica mediante el Índice Metropolitano de la Calidad del
Aire (IMECA), que es una función de transformación de las concentraciones de
los contaminantes. Asimismo dos unidades móviles de monitoreo ambiental permiten
llevar a cabo actividades de inspección, vigilancia y diagnóstico.
Actualmente
es posible monitorear Partículas Menores a 2.5 y 10 Micras (PM-2.5 y PM-10),
Óxidos de Nitrógeno (NOx), Ozono (O3), Dióxido de Azufre (SO2) y Monóxido de
Carbono (CO).
Los parámetros
meteorológicos medidos son: dirección y velocidad de viento, temperatura,
radiación solar, presión atmosférica y precipitación.
Para
poder interpretar los datos de calidad del aire en el AMM, es necesario
realizar análisis en donde se presenten las violaciones a las normas
ambientales. El estudio de la distribución de los diferentes contaminantes por
zonas y por periodos, así como su evolución diaria, es primordial para conocer
su comportamiento. En la tabla se muestran los valores límite de los contaminantes
arriba mencionados de acuerdo a las normas de calidad del aire vigentes.
En todas las grandes áreas urbanas la mayor fuente de
contaminación atmosférica la constituye los vehículos automotores. Los mismos
emiten gases orgánicos totales (TOG), monóxido de carbono (CO), óxidos de
nitrógeno (NOx), óxidos de azufre (SOx) y material particulado (PM) entre
otros, que constituyen los contaminantes criterio (Radian International, 1997).
Se entiende por Monitoreo Ambiental como
aquellas Metodologías diseñadas para tomar muestras, analizar y procesar la
información a fin de determinar las concentraciones de sustancias o
contaminantes presentes en un lugar y durante un tiempo determinado.
¿Cómo podemos determinar la
concentración de los contaminantes atmosféricos?
Con Equipos del tipo:
v Automático ⇒ medidas en tiempo real.
v Continuos ⇒ promedio del tiempo de muestreo 8 a 24 horas.
v Pasivos ⇒ difusión, deposición, 1 a 4 semanas.
A
continuación se describirán las características de cada uno de los equipos:
Analizadores
o monitores automáticos: (para la
medición de contaminación atmosférica (SO2, NOx, CO, O3, Hidrocarburos, Partículas en suspensión). Pueden ser
activos o pasivos de acuerdo a como es impulsado el aire hacia el detector.
Funcionan en forma continua almacenando los promedios horarios, durante las 24
horas en la memoria de la estación. Estos instrumentos se basan en propiedades
físicas o químicas del gas que va a ser detectado continuamente, utilizando
métodos optoelectrónicos.
El aire muestreado entra en una
cámara de reacción donde, ya sea por una propiedad óptica del gas que pueda
medirse directamente o por una reacción química que produzca quimiluminiscencia
o luz fluorescente, se mide esta luz por medio de un detector que produce una
señal eléctrica proporcional a la concentración del contaminante muestreado.
Ventajas: - Valores a tiempo real
-
Concentraciones máximas y mínimas
Desventajas: - Costo elevado de adquisición
- Requieren personal
especializado para su manejo
- Constante mantenimiento y calibración
Monitor
automático
Monitores Activos Requieren de energía eléctrica para bombear el aire a
muestrear a través de un medio de colección físico o químico. El volumen
adicional de aire muestreado incrementa la sensibilidad, por lo que pueden
obtenerse mediciones diarias promedio.
Los muestreadores activos más
utilizados actualmente, son:
Ø Los burbujeadores acidimétricos para SO2,
Ø El método de filtración para Humo Negro,
Ø El método gravimétrico de Alto Volumen (Hi-Vol.) para
partículas totales y fracción respirable, (según EPA).
Los
resultados en ambos casos corresponden al promedio de 24 horas de exposición.
Monitor
activo, Burbujeador acidimétrico
Monitores
Pasivos: Colectan un contaminante
específico por medio de su adsorción y/o absorción en un sustrato
químico seleccionado, basado en la difusión del contaminante en una
capa estática.
Ventaja: Simple y de bajo costo.
Desventaja:
Exposición desde un par de horas
hasta un mes. En el laboratorio, se realiza la desorción del contaminante y
posterior análisis.
En la figura 36 se observa la
colocación de un colector pasivo para su posterior análisis en laboratorio.
Monitoreo
pasivo por medio de un colector de partículas
4.2
Monitoreo de emisiones
Se entiende como Emisión a la evacuación de sustancias
contaminantes desde los focos que las emiten a la atmósfera (chimeneas, tubos
de escape, etc.)
4.3.
Procesos de Emisión en Vehículos Automotores
Los
procesos de emisión de contaminantes son variados. Constituyen una gran
cantidad de especies contaminantes producto de numerosos procesos pero que en
general se pueden resumirse en dos tipos de emisiones:
a. Emisiones exhaustivas: que resultan de la combustión y son emitidas por los
tubos de escape y especies que reducen la visibilidad como amonio, sulfatos y PM
2.5, en donde se encuentra y para conocer las emisiones se realizan las
siguientes pruebas:
• Método de prueba estática
Es un procedimiento de medición de las emisiones de
los gases de hidrocarburos, monóxido de carbono, bióxido de carbono y oxígeno a
la salida del escape de los vehículos automotores en circulación equipados con
motores que usan gasolina, gas licuado de petróleo, gas natural u otros
combustibles alternos. El método de prueba estática consiste en 3 etapas:
• Revisión visual de humo: Se debe conectar el
tacómetro del equipo de medición al sistema de ignición del motor del vehículo
y efectuar una aceleración a 2,500 ± 250 revoluciones por minuto, manteniendo
ésta durante un mínimo de 30 segundos. Si se observa emisión de humo negro o azul
y éste se presenta de manera constante por más de 10 segundos, no se debe
continuar con el procedimiento de medición y deberán tener por rebasados los
límites máximos permisibles establecidos en la norma oficial mexicana
correspondiente. Esta prueba no debe durar más de un minuto.
• Prueba de
marcha crucero: Se debe introducir la sonda de medición al tubo de escape de
acuerdo con las especificaciones del fabricante del propio equipo, asegurándose
de que ésta se encuentre perfectamente fija. Se procede a acelerar el motor del
vehículo hasta alcanzar una velocidad de 2,500 ± 250 revoluciones por minuto,
manteniendo ésta durante un mínimo de 30 segundos. Después de 25 segundos
consecutivos bajo estas condiciones de operación, el técnico debe determinar
las lecturas promedio que aparezcan en el analizador durante los siguientes 5
segundos y registrar estos valores. Esta prueba no debe durar más de un minuto.
• Prueba de marcha lenta en
vacío: Se procede a desacelerar el motor del vehículo a la velocidad de
marcha en vacío especificada por su fabricante que no será mayor a 1,100
revoluciones por minuto, manteniendo ésta durante un mínimo de 30 segundos.
Después de 25 segundos consecutivos bajo estas condiciones de operación, el
técnico debe determinar las lecturas promedio que aparezcan en el analizador
durante los siguientes 5 segundos y registrar estos valores. Esta operación no
debe durar más de un minuto.
b. Emisiones evaporativas: procedentes de los motores de los vehículos. Dentro de
estas se encuentran:
• emisiones evaporativas en
marcha
• emisiones evaporativas sin
marcha
• emisiones evaporativas
durante la recarga
• emisiones evaporativas
diurnas
Técnico determinando las lecturas promedio que
aparecen en el analizador
4.4 Monitoreo atmosférico
perimetral
Con base a la información generada por la red
automática de monitoreo atmosférico (RAMA), el gobierno de la ciudad de México,
por medio del DDF, emite diariamente un reporte sobre la calidad del aire en la
forma del Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (Imeca). El valor del
Imeca es igual al valor máximo de los subíndices obtenidos para los siguientes
contaminantes: partículas suspendidas totales, dióxido de azufre, monóxido de
carbono, dióxido de nitrógeno, ozono y el efecto sinergético de las partículas
con el SO2.
La expresión empleada es:
Imeca = Máx [I (PST), I(SO2),I(CO),I(NO2),I(O3),I(PST x SO2)]
En la cual los términos entre
paréntesis representan los subíndices correspondientes a cada uno de los
indicadores.
Un valor Imeca de 100 puntos
corresponde a la norma para cada contaminante, mientras que un valor Imeca de
500, representa niveles de contaminación para los cuales existen evidencias de
daños significativos a la salud. En la tabla 8 se muestran los efectos en la
salud conforme el Imeca incrementa sus niveles y la forma de determinar la
calidad del aire
La calidad del aire y sus efectos en la salud
IMECA
|
CALIDAD DEL
AIRE
|
EFECTOS EN LA
SALUD
|
0-100
|
Buena o Satisfactoria
|
Ninguna
|
101-200
|
Regular
|
Las personas sensibles pueden sentir molestias en
ojos nariz y garganta así
como dolor de cabeza
|
201-349
|
Mala
|
La población en general puede
presentar irritación de ojos nariz y garganta así como dolor de cabeza
|
350-400
|
Muy Mala
|
Se agudiza los síntomas
anteriores especialmente entre niños, ancianos etc.
|
El valle de México se ubica en
la región subtropical de la Tierra donde la radiación solar es constante e
intensa todo el año. Ahí se localiza la Zona Metropolitana del Valle de México
(ZMVM) que ocupa un área de 3,540 km², 1,500 km² están completamente
urbanizados La ciudad de México abarca las 16 delegaciones del Distrito
Federal, 37 municipios del Estado de México y 1 municipio del Estado de
Hidalgo.
La ZMVM con sus 19 millones de
habitantes alberga al 18% de la población total del país. Es la segunda ciudad
más grande del mundo, se muestra una panorámica de la ciudad en la figura 38.
Las actividades cotidianas de su población, las 53,000 industrias ahí asentadas
y los 3.5 millones de vehículos que la circulan diariamente provocan altos
niveles de contaminación del aire. Otros factores agudizan este problema:
El valle de México está rodeado por montañas en 3 de
sus lados. Así se conforma una barrera natural que dificulta la libre
circulación del viento y la dispersión de los contaminantes.
• Las inversiones térmicas que
ocurren en el valle, son un fenómeno natural que provoca el estancamiento
temporal de las masas de aire.
• Los sistemas anticiclónicos
son frecuentes en el centro del país y pueden generar cápsulas de aire inmóvil
en áreas que abarcan regiones mucho mayores que el Valle de México.
• La ZMVM se localiza a 2,240 m
de altura sobre el nivel del mar. Esto, aunado a la intensa radiación solar que
recibe favorece la formación de contaminantes tóxicos como el ozono.
• La altitud de la ZMVM hace
que ahí el contenido de oxigeno en el aire sea 23% menor que a nivel del mar.
Esto reduce la eficiencia de los procesos de combustión. Además, hace que las
personas tengan que respirar mayor cantidad de aire para obtener la misma
cantidad de oxigeno.
Esto provoca que también
respiren más contaminantes. Para mayor referencia sobre las características de
la ZMVM y la calidad de su aire, consultar el libro: Air quality in the Mexico
Megacity de Luisa T. Molina y Mario J. Molina (editores) publicado por Klumer
Academic Press 2002.
Efectos de la contaminación
en la ciudad de México
Sistema de Monitoreo
Atmosférico de la Ciudad de México (SIMAT)
El Sistema de Monitoreo
Atmosférico de la Ciudad de México es el organismo encargado de medir las
concentraciones ambientales de los contaminantes en la ZMVM.
La RAMA (Red Automática de
Monitoreo Atmosférico) es la parte del SIMAT que mide continua y permanentemente
el ozono (O3), dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono
(CO), partículas menores a 10 micrómetros (PM10) y partículas menores a 2.5
micrómetros (PM2.5).
La información que proporciona
la RAMA es fundamental para evaluar la calidad del aire en la Ciudad de México
y difundirla mediante el Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA).
La rapidez con que la RAMA transmite la información, permite instrumentar el
Programa de Contingencias Ambientales Atmosféricas cuando los niveles de
contaminación son un riesgo para la salud de la población.
La RAMA cuenta con 36 estaciones de monitoreo ubicadas
en puntos estratégicos de la Ciudad de México y el Estado de México, ver figura
39. La localización de cada estación se basa en criterios técnicos como la
densidad poblacional, la distribución de las fuentes de emisión y la
topografía. Los equipos de medición que emplea la RAMA analizan gases
específicos. Cada uno opera con base en las características fisicoquímicas de cada
contaminante. Los equipos realizan mediciones minuto a minuto las 24 horas, los
365 días del año. La información de las estaciones de monitoreo se envía a un
sistema central. Ahí se procesa para generar promedios por hora. Con esta
información se integran las bases de datos públicas.
unidad 3
La
dispersión y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores
climáticos y geográficos. Un ejemplo es la inversión térmica. Como se mencionó
anteriormente, la inversión térmica es una condición atmosférica causada por
una interrupción del perfil normal de la temperatura de la atmósfera.
La
inversión térmica puede retener el ascenso y dispersión de los contaminantes de
las capas más bajas de la atmósfera y causar un problema localizado de contaminación
del aire. Los episodios que tuvieron lugar en Londres, Inglaterra, y Donora,
Pennsylvania, fueron el resultado de inversiones térmicas
3.2
Circulación global de los contaminantes
El
transporte y dispersión de contaminantes del aire están influenciados por complejos factores.
Las variaciones globales y regionales del clima y las condiciones topográficas
locales afectan el transporte y dispersión de los Contaminantes. En una escala
mundial, las variaciones del clima influyen sobre el movimiento de los
contaminantes. Por ejemplo, la dirección predominante de los vientos en
Centroamérica y norte de Sudamérica es de este a oeste y en Norteamérica y sur
de Sudamérica es de oeste a este. En un nivel más local, los principales factores
del transporte y dispersión de partículas en la atmósfera son el viento y la temperatura.
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.
El
movimiento horizontal es lo que comúnmente se llamamos 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 en una zona determinada. El viento diluye y dispersa
rápidamente los contaminantes en el área circundante.
El
viento es causado por las diferencias en la presión atmosférica. La presión es
el peso de la atmósfera en un punto dado. La altura y temperatura de una columna
de aire determinan el peso atmosférico.
Debido
a que el aire frío pesa más que el caliente, la masa de alta presión está
constituida de aire frío y pesado. Por el contrario, una masa de baja presión
de aire está formada por aire más caliente y liviano. Las diferencias de presión
hacen que el aire se mueva de las áreas de alta presión a las de baja presión,
lo que da lugar al viento.
3.3.
Características generales de las plumas y chimeneas
La manera más común de dispersar los
contaminantes del aire es a través de
una chimenea. Esta a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del
aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias y tiene
el objetivo de dispersar los
contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones.
Generalmente se diseñan teniendo en cuenta a
la comunidad circundante.
Mientras
más alta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que los contaminantes
se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas.
A
la emanación visible de una chimenea se le denomina pluma. La altura de la pluma está
determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A
menudo, se añade energía calórica a los gases para aumentar la altura de la
pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como
sucede con el humo de las chimeneas residenciales.
La
forma y la dirección de la pluma también dependen de las fuerzas verticales y
horizontales de la atmósfera. Como se mencionó anteriormente, la pluma está
afectada por las condiciones atmosféricas. Las condiciones inestables en la
atmósfera producirán una pluma “ ondulante”, mientras que las estables harán
que la pluma sea “ recta”. Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden
transportarse a largas distancias.
3.4
MODELOS DE DISPERSION
Los
modelos de dispersión son un método para calcular la concentración de contaminantes
a nivel del aire 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 g as de la chimenea, altura de la
chimenea y factores meteorológicos tales como la velocidad del viento, perfil
de la temperatura ambiental y presión atmosférica.
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.
3.5
Los estimados de dispersión se determinan mediante ecuaciones de distribución y/o
modelos de calidad del aire. Estos es timados generalmente son válidos para la
capa de la atmósfera más cercana al suelo, donde se producen cambios frecuentes
de la temperatura y de la distribución de los vientos. Estas dos variables
tienen un importante efecto en la forma de dispersión de las plumas. Por lo
tanto, las ecuaciones de distribución y los modelos de calidad del aire mencionados
anteriormente deben incluir estos parámetros.
Los modelos de dispersión de calidad del aire
consisten en un grupo de ecuaciones matemáticas que sirven para interpretar y
predecir las concentraciones de contaminantes causadas por la dispersión y por
el impacto de las plumas. Estos modelos incluyen los estimados de dispersión
mencionados anteriormente y las diferentes condiciones meteorológicas,
incluidos los factores relacionados con la temperatura, la velocidad del
viento, la estabilidad y la topografía.
Existen
cuatro tipos genéricos de modelos: gausiano, numérico, estadístico y físico.
Los modelos gausianos emplean la ecuación de distribución gausiana y son
ampliamente usados para estimar el impacto de contaminantes no reactivos.
En
el caso de fuentes de áreas urbanas que presentan contaminantes reactivos, los
modelos numéricos son más apropiados que los gausianos pero requieren una información
extremadamente detallada sobre la fuente y los contaminantes, y no se usan mucho.
3.6
Calculo de la altura efectiva de la chimenea
Los
gases emitidos por las chimeneas muchas veces son impulsados por abanicos. A
medida que los gases de escape turbulentos son emitidos por la pluma, se
mezclan con el aire del ambiente. Esta mezcla del aire ambiental en la pluma se
denomina arrastre. Durante el arrastre en el aire, la pluma aumenta su diámetro
mientras viaja a sotavento.
Al entrar en la atmósfera, estos gases tienen
un momentum. Muchas veces se calientan y se vuelven más cálidos que el aire
externo. En estos casos, los gases emitidos son menos densos que el aire
exterior y, por lo tanto, flotantes. La combinación del momentum y la
flotabilidad de los gases hacen que estos se eleven. Este fenómeno, conocido
como elevación de la pluma, permite que los contaminantes emitidos al aire en
esta corriente de gas se eleven a una altura mayor en la atmósfera. Al estar en
una capa atmosférica más alta y más alejada del suelo, la pluma experimentará
una mayor dispersión antes de llegar a este.
La
altura final de la pluma, conocida como altura efectiva de chimenea (H),es la
suma de la altura física de la chimenea (hs) y la elevación de la pluma ( AH ).
Fórmulas
La elevación de las plumas ha
sido tema de estudio durante muchos años. Las fórmulas más usadas son las
desarrolladas por Gary A. Briggs. La ecuación 6-1 incluye una de estas, la que
se aplica a las plumas dominadas por la flotabilidad. Las fórmulas de la
elevación de la pluma se usan en plumas con temperaturas mayores que la del
aire ambiental. La fórmula de Briggs
para la elevación de la pluma es la siguiente:
|
|
Donde:
|
 |
=
|
Elevación de la pluma (sobre la chimenea)
|
|
F
|
=
|
Flujo de flotabilidad (véase a continuación)
|
|
 |
=
|
Velocidad promedio del viento
|
|
|
x
|
=
|
Distancia a sotavento de la chimenea/fuente
|
|
|
g
|
=
|
Aceleración debido a la gravedad (9,8 m/s2)
|
|
|
V
|
=
|
Tasa volumétrica del flujo del gas de la chimenea
|
|
|
Ts
|
=
|
Temperatura del gas de la chimenea
|
|
|
Ta
|
=
|
Temperatura del aire ambiental
|
|
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