ingeniería








Modelo de difusión de contaminantes en la atmósfera






Contaminación Ambiental

















Justificación del modelo
Si se le concede una razonable cantidad de tiempo, la atmósfera es capaz de deshacerse de todos los contaminantes gaseosos y partículas que se inyectan como consecuencia de actividades naturales y humanas. Esta facultad que tiene laatmósfera para limpiarse depende de varios parámetros que varían tanto en espacio como en tiempo. A escala local, en que puede ser muy elevado el grado de inyección, las concentraciones de contaminantes pueden alcanzar niveles incómodos e insalubres, según sea el grado de inyección y como sean las condiciones atmosféricas.











Desarrollo del modelo
El primer parámetro de lacontaminación del aire que se menncionará está representado por el viento. Este parámetro determina la conducción de contaminantes en la dirección descendente del viento, y su dilusión distribuyéndolos en un gran volumen. El segundo parámetro es la estratificación térmica de la atmósfera o gradiente vertical de temperatura. El tercer parámetro es la difusión turbulenta, que es un mecanismo para ladispersión de contaminantes en direcciones laterales respecto a la del viento dominante. Su magnitud es principalmente determinada por fluctuaciones en el viento y temperaturas tanto en espacio como en tiempo. De tal forma que en éste trabajo se explicará un modelo matemático que describe la dispersión de contaminantes tomando en cuenta los parámetros que intervienen en los procesos que determinanel poder limpiador de la atmósfera.

La radiación también juega un papel importante en la determinación del poder limpiador de la atmósfera. La presencia de contaminantes por lo general origina una disminución de la radiación solar total que llega a la superficie. Una buena porción de la energía que no puede llegar a la superficie es absorbida por los contaminantes de la atmósfera. A su vez,esto conduce a cambios en elk gradiente vertical de temperatura. La presencia de contaminantes también interfiere en la transferencia de radiaciones de onda larga emitidas por el suelo. Otro papel importante que juega la radiación es el desencadenamiento de reacciones fotoquímicas, que son las reacciones que ocurren en presencia de la luz, en su mayoría ultravioleta, las que causan la conversión delos contaminantes a compuestos nocivos como el ozono, óxidos de nitrógeno y azufre, clorofluorocarbonos, entre otros. Debido que al tomar en cuenta dichas reacciones la complejidad del modelo aumentaría considerablemente por la adición de nuevas variables, los efectos de la radiación a pesar de ser importantes, no se tomaran en cuenta para éste caso.

En general, el modelo de la circulaciónlocal lo determinan las características del clima en la escala sinóptica. Sin embargo, en condiciones de buen tiempo, la circulación local puede jugar un papel muy importante en la determinación de mapas de concentración de contaminantes de la zona. Así un buen pronóstico de contaminación, los procesos óptimos de abatimiento y la cuidadosa planeación regional, requieren una investigación meticulosa delos modelos de circulación local.
Para el modelo matemático que se estudiará se tomará en cuenta solamente la dispersión de contaminantes emitida desde una alta chimenea; lo anterior se menciona ya que la dispersión puede darse por fuentes móviles o fijas de emisión, en los casos en que sea posible, la costumbre es eliminar los contaminantes por medio de chimeneas altas, de lo contrario setendría un efecto aerodinámico local, debido a la presencia de edificios; la corriente de aire en el lado que va hacia abajo se afecta considerablemente y se forma una pluma. Si no hay chimenea o si no es lo suficientemente alta, se tendría una gran concentración de contaminantes cerca del punto de origen. El nivel al cual se eleva una pluma se determina por la velocidad de salida y la diferencia de...