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Francisco J. Valdés-Parada y Juan R. Varela 1.  Introducción  Objetivos  Metodología  Casos de estudio  Conclusiones 2.

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1 Francisco J. Valdés-Parada y Juan R. Varela 1

2  Introducción  Objetivos  Metodología  Casos de estudio  Conclusiones 2

3 Introducción 3

4  En un día típico el tiempo de residencia de contaminantes en la cd. de México es ≈12h.  Los vientos son capaces de mover grandes cantidades de aire contaminado a lo largo del día.  El espesor de la capa límite atmosférica varía (con la posición y tiempo) entre 0.1-1 km. 4

5  La dirección de los vientos en la capa de mezclado depende de: ◦ Topografía local ◦ Rotación de la Tierra ◦ Gradientes de presión ◦ Ciclos diurnos de calentamiento y enfriamiento (estratificación térmica) 5

6 6 Distribución de contaminantes Entrada a colegios y oficinas (Recarga Indeseable Matutina) Salida de colegios y oficinas Bajo flujo vehicular Espesor de la capa de mezclado de 100-150m El flujo de contaminantes puede suponerse en 2D. Varela y col. (2009). Memorias del XXX encuentro nacional de la AMIDIQ

7  La emisión de contaminantes está regida por: ◦ Velocidad media de vehículos ◦ Tiempo de espera debido a baja circulación  Se ha mostrado que ecuaciones similares a las utilizadas en flujo de fluidos pueden aplicarse al flujo vehicular. 7

8 8 Escala macroscópica (10’s cm a 100’s m) Escala macroscópica (km a 10’s km) Escala promedio (100’s m a km) Escala puntual (  m a 10’s mm) Escala puntual (10’s m a 100’s m) Escala promedio (10’s mm a 10’s cm) l << r 0 << L

9 9 Regla de escalamiento: Es aceptable extender el uso de ecuaciones puntuales (al nivel del continuo) al nivel de escala de calles y avenidas. A = soluto en un medio porosoA = CO, NO x, SO 2, etc.

10 Objetivos 10

11 General : Utilizar técnicas de escalamiento para obtener modelos de medio efectivo para la dispersión de contaminantes en la cd. de México. Particulares :  Utilizar el método del método del promedio volumétrico para escalar los modelos de convección-difusión de contaminantes.  Calcular los coeficientes efectivos de transporte a partir de la solución de los problemas de cerradura asociados.  Llevar a cabo el análisis en diversos niveles de escala (grandes avenidas, regiones homogéneas).  Extender el análisis a otras regiones del mundo. 11

12 Metodología 12

13 13

14 14 Tensor de dispersión total Tensor de difusión efectiva Tensor de dispersión hidrodinámica

15 15

16  El modelo resultante del escalamiento involucra menos grados de libertad que el modelo puntual 16

17  El uso de celdas unitarias periódicas no significa que la geometría real lo sea.  Las celdas periódicas son modelos que se utilizan para representar la realidad de manera aproximada. 17

18  La ciudad de México es claramente un medio heterogéneo, sin embargo es necesario conocer qué tanta es su heterogeneidad geométrica.  Si existen regiones homogéneas, es necesario determinar su extensión y caracterizarlas. 18

19 Caso de estudio 1: Avenida de los insurgentes 19

20 20 Tlalpan    Ejes 7 y 8    Centro    Barranca    Viaducto    Salida Pachuca   

21 21

22 Caso de estudio 2: Regiones homogéneas de la cd. de México 22

23 23   

24 Caso de estudio 3: Otras ciudades del mundo 24

25 25 Los Ángeles    Madrid    Nueva York   

26 26

27  El promediado sistemático de las ecuaciones puntuales conduce a ecuaciones macroscópicas más simples.  El escalamiento proporciona las restricciones y suposiciones que acotan los modelos macroscópicos.  Los efectos de la geometría puntual influyen en los coeficientes de transporte en condiciones de alto flujo de contaminantes. 27

28  Las predicciones del coeficiente de dispersión longitudinal pueden, en general, aproximarse con una celda unitaria simple.  Los cambios de porosidad pueden, en ciertas condiciones, no afectar las predicciones promedio.  El análisis aquí presentado puede extenderse a diversos sistemas y niveles de escala. 28

29  Extender el análisis a sistemas tridimensionales.  Validar las simulaciones con datos experimentales o con simulaciones numéricas a la escala puntual.  Estudiar el transporte convectivo y conductivo de calor en la ciudad de México. 29

30 Gracias 30


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