UNIDAD 3 TRANSPORTE Y DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES

El transporte y dispersión de contaminantes del aire ambiental 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. Esta lección trata sobre los factores básicos que influyen el movimiento de los contaminantes en el aire ambiental.

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 son el viento y la estabilidad.

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 llama 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 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.

El movimiento vertical de la atmósfera también afecta el transporte y dispersión de los contaminantes del aire. Cuando los meteorólogos hablan sobre la “estabilidad atmosférica” hacen referencia al movimiento vertical. Las condiciones atmosféricas inestables producen la mezcla vertical. Generalmente, durante el día el aire cerca de la superficie de la tierra es más caliente y liviano que el aire en la atmósfera superior debido a la absorción de la energía solar. El aire caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire frío y pesado de la atmósfera superior que tiende a bajar. Este movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.

CIRCULACIÓN GLOBAL DE LOS CONTAMINANTES

CARACTERISTICAS GENERALES EN LAS PLUMAS DE CHIMENEAS

La chimenea a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias. Una chimenea dispersa 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 denominada 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 figura siguiente muestra los efectos de la altura de la chimenea y de los alrededores inmediatos sobre la forma de la pluma. Mientras más corta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que la pluma esté afectada

(a) Distribución de los contaminantes inyectados dentro y fuera de la cavidad.

(b) Efecto del diseño aerodinámico de una chimenea.

Por la "cavidad" formada por el edificio próximo a la chimenea. A medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja del edificio. 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, en general. La concentración de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales. Las variaciones del clima influyen en la dirección y dispersión general de los contaminantes. Por ejemplo, en los Estados Unidos los contaminantes liberados en la región del medio oeste afectan a la población y el hábitat natural de la región este. Los patrones del clima también causan problemas de contaminación, como la lluvia ácida, que son temas de preocupación regional e internacional.

MODELOS DE DISPERCION

Los modelos de dispersión son un método 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 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.

Los modelos de dispersión tienen muchas aplicaciones en el control de la contaminación del aire, pues son herramientas que ayudan a los científicos a evaluar la dispersión de la contaminación del aire. La exactitud de los modelos está limita por los problemas inherentes al tratar de simplificar los factores complejos e interrelacionados que afectan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CHIMENEAS

Sombrero para la extracción de humos.

Fabricado en chapa de acero.

Lacado en poliéster al horno.

Sutil diseño de líneas estáticas y equilibradas, que combinan perfectamente con su usabilidad.

Fabricación en dimensiones estándar y a medida. Acabados en gran diversidad de texturas y colores.

Sombrero cilíndrico estudiado para que ofrezca una óptima rentabilidad en la extracción de humos y la máxima funcionalidad en la resistencia a las inclemencias del tiempo. Óptimos resultados funcionales y visuales en construcción unifamiliar y plurifamiliar.

Diseñado teniendo en cuenta las últimas tendencias arquitectónicas dentro del sector de la construcción.

Fabricado en acero de 1,2 mm y 1,5 mm con tratamiento lacado al horno.

Cálculo de "H". Altura efectiva de la chimenea.

Calculada como la suma de la altura geométrica o física de la chimenea (altura de construcción) y la sobre elevación que el penacho de humo sufre en la salida de la chimenea.

H = H_g + Δh

El cálculo de la sobrelevación puede calcularse mediante la fórmula de Briggs, que considera los efectos de momento, sustentación y estabilidad atmosférica:

F es el término de flotabilidad y viene expresado por la ecuación:

Donde:

g constante de aceleración de la gravedad (9,8 m/s2).
Vs velocidad de salida de los gases.
d diámetro interno del conducto de salida.
Ts temperatura de salida de los gases
Ta temperatura ambiente a la altura de la boca de la chimenea.
 

C Depende del gradiente de temperatura potencial, que depende del gradiente de temperatura vertical.

U es la velocidad del viento a la altura de la boca de la chimenea, ya mencionada anteriormente.

Efectos del tipo de fuente en la elevación de la pluma

Debido a la configuración de la chimenea o a los edificios adyacentes, es posible que la pluma no se eleve libremente en la atmósfera. Algunos efectos aerodinámicos causados por el modo en el que se mueve el viento alrededor de los edificios adyacentes y de la chimenea pueden impulsar a la pluma hacia el suelo en lugar de permitir que se eleve en la atmósfera.

El flujo descendente de la chimenea puede producirse cuando la razón entre la velocidad de salida de la chimenea y la del viento es pequeña. En este caso, la presión baja en la estela de la chimenea puede hacer que la pluma descienda detrás de la chimenea. Cuando esto sucede, la dispersión de los contaminantes disminuye, lo que puede determinar concentraciones elevadas de contaminantes inmediatamente a sotavento de la fuente.

A medida que el aire se mueve sobre y alrededor de los edificios y otras estructuras, se forman olas turbulentas. Según la altura de descarga de una pluma (altura de la chimenea), es probable que esta sea arrastrada hacia abajo en esta área de la estela. Esto se conoce como flujo descendente aerodinámico o entre edificios de la pluma y puede conducir a concentraciones elevadas de contaminantes inmediatamente a sotavento de la fuente.