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MODELO DE RELACIÓN ENTRE LOS CONTAMINANTES SÓLIDOS SEDIMENTABLES DEL AIRE Y LAS CONDICIONES METEREOLÓGICAS EN LA ZONA LIMA METROPOLITANA Responsable: Daniel.

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1 MODELO DE RELACIÓN ENTRE LOS CONTAMINANTES SÓLIDOS SEDIMENTABLES DEL AIRE Y LAS CONDICIONES METEREOLÓGICAS EN LA ZONA LIMA METROPOLITANA Responsable: Daniel Mavila Hinojoza Miembros: Antonio Luyo Quiroz Juan Manuel Rivera Javier del Carpio Felix Huari César Reynoso Juan Cevallos Roberto Tello Rolando Carrión

2 CONTAMINACIÓN UN PROBLEMA QUE SOLUCIONAR

3 PROBLEMAOBJETIVOSHIPÒTESIS ¿En qué medida un modelo de relación entre los contaminantes sedimentables presentes en la atmósfera de Lima y las condiciones metereológicas permitirán predecir las zonas de mayor contaminación? Proponer un software de simulación que permita identificar las zonas de mayor contaminación en Lima Metropolitana? Con las técnicas de simulación podemos identificar las zonas de mayor contaminación en Lima Metropolitana?

4 CONTAMINACIÓN UN PROBLEMA QUE SOLUCIONAR VARIABES INDICADORES INSTRUMENTOS FUENTES 1. Grados de concentración de CO, SO2, SO3 y Nox, en los diferentes distritos limeños. 2. Porcentaje (%), de las enfermedades respiratorias producidas por los agentes contaminantes seleccionados. Concentracio nes en PPM. 2. Datos metereológicos 3. Variaciones Incrementos porcentuales de las enfermedades respiratorias 1. Datas proporciona das por INEI. 2Programas de c++ y Matab 7 3. Laptop para el análisis y desorrollo del programa 1. Quamtum 2. SENAIM 3. Puntos de monitoreo enlos diversos puntos colocados en Lima

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7 Fuente de emisión Impulso o delusión inicial Interfase del dominio de la transición negativa al dominio de la turbulencia ambiental dominio de la turbulencia ambiental DESARROLLO Y DISPERSIÓN DE UNA NUBE DE GAS PESADO

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11 I. El proyecto Estudio diagnóstico Estudio predictivo. Impacto del tráfico a escala local (principales vías urbanas). Definición de las áreas a estudiar en la ciudad de Lima.

12 Modelos Meteorológicos Introducción Conceptos generales Capa límite Implementación Limitaciones de los modelos de mesoescala

13 1. Introducción Micrometeorología o meteorología de la capa límite: Capa más baja de la atmósfera (contacto con la superficie terrestre) Mayoría de los fenómenos de contaminación

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15 2. Conceptos Generales Variables meteorológicas: temperatura, humedad, velocidad y dirección de los vientos, radiación solar y presión. Dificultad en el estudio de la micrometeorología debido a la turbulencia. Turbulencia: perturbaciones sufridas por el viento dominante en un punto determinado. Explicación a través de los eddies (Stull, 1988).

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17 3. Capa Límite (PBL: Planetary Boundary Layer) (I) Definición: región de la troposfera directamente influenciada por los efectos de la superficie de la tierra a través de intercambios verticales de momento, calor y humedad (Panofsky y Dutton, 1984). Variaciones temporales y espaciales. Difusión de los contaminantes. Estructurada verticalmente en subcapas.

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19 3. Límite de la capa primaria donde suceden los fenómenos

20 DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA Escalas de transporte: 1. Cercano < 1 Km. 2. Corto alcance < 10 Km. 3. Intermedio 10 – 100 Km. 4. Largo alcance >100 Km. 5. Factores Globales: Atmósfera terrestre completa MODELO DE TRANSPORTE -Condiciones metereológicas -Deposición -Emisiones -Reacciones químicas entre compuestos

21 III. Modelos Gaussianos Modelo de transporte Aproximación gaussiana

22 APROXIMACIÓN GAUSSIANA Datos iniciales básicos: Dirección y velocidad del viento Fuente de emisión CÁLCULO ANALÍTICO

23 Dispersión el contaminante en forma de campana de Gauss tridimensional

24 Funciones adimensionales Desviaciones estándar vertical y horizontal formuladas por Pasquill y Draxter:

25 Funciones adimensionales Funciones adimensionales S y y S z a partir de datos de dispersión formuladas por Irwig

26 Funciones adimensionales Funciones adimensionales S y y S z a partir de datos de dispersión formuladas por Irwig

27 Cálculo semiempírico Clasificación de la estabilidad atmosférica en clases Datos metereológicos: - Viento - Temperatura y radiación solar Comportamiento atmosférico: -Diurno: Totalmente turbulento -Nocturno: Estable

28 Cálculo semiempírico Clasificación de la estabilidad atmosférica en clases Condiciones de estabilidad: a.Extremadamente inestable b.Moderadamente inestable c.Levemente inestable d.Levemente estable e.Moderadamente estable f.Extremadamente estable

29 Cálculo semiempírico Cálculo de desviaciones σ y y σ z

30 Modelo ISCST3

31 Modelo ISCST3. ENTRADAS DEL MODELO

32 Modelo ISCST3. SALIDAS DEL MODELO

33 INTERFASE PARA MODELOS Nº 1 SIMULADOR CONTAMIANTES SÓLIDOS Fichero metereológico Procesador de datos Fichero metereológico Cálculo de clase y estabilidad Fichero metereológico ANTO Representación de la zonas contaminadas ANTO=Integración de interfases de los modelos Gaussianos y Eulerianos

34 INTERFASE PARA MODELOS Nº 2 SIMULADOR CONTAMIANTES SÓLIDOS Fichero segmentos Fichero nodos Procesador de emisiones Fichero localización de fuente ANTO Fichero FIL Fichero de emisiones Fichero EMI

35 INTERFASE PARA MODELOS Nº 3 Procesador del terreno Fichero del terreno Procesador de Terreno ANTO Fichero PTL ANTO=Integración de interfases de los modelos Gaussianos y Eulerianos

36 V. Interfaz para los Modelos (III) Emisiones -Carreteras y calles estructuradas en arcos y nodos. -Nodos: identificador, coordenadas UTM. -Arcos: iden. origen, iden. destino, long, ángulo. Escenarios de emisiones -Fin de semana -Laborable -Primaveras- Otoño -Verano -invierno

37 V. Interfaz para los Modelos (III)

38 Emisiones de tráfico en cada segmento simuladas por fuentes puntuales equidistantes. Parámetros fuente puntual: –Coordenadas UTM –Altura de emisión: 2,5 m –Diámetro chimenea: 5 cm –Temperatura de salida del gas 200ºC –Ratio de emisión –Velocidad de emisión: 1cm/s V. Interfaz para los Modelos (IV)

39 VI. Interfaz de Usuario (I) TCL (Tool Command Language) Tk (Toolkit para TCL) Tix (Tk Interface Extension) Alternativa a herramientas desarrolladas con Motificación. Desarrollo de aplicaciones GUI (Graphical User Interface) Tiempo de desarrollo menor Interfaz atractiva al usuario Aplicaciones fácilmente manejables Lenguaje de comandos Tcl/Tk/Tix

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41 VI. Interfaz de Usuario (I) Lenguaje de comandos Tcl/Tk/Tix TCL (Tool Command Language) Tk (Toolkit para TCL) Tix (Tk Interface Extension) Alternativa a herramientas desarrolladas con Motif Desarrollo de aplicaciones GUI (Graphical User Interface) -Tiempo de desarrollo menor -Interfaz atractiva al usuario -Aplicaciones fácilmente manejables

42 VI. Interfaz de Usuario (II) Integración de interfaces de los modelos Gaussiano y Euleriano. ANTO: Nuevo menú en aplicación. Configuración del entorno. Preproceso Meteorológico y de emisiones Creación o apertura de simulación gaussiana Lanzamiento de simulación

43 VI. Interfaz de Usuario (III) Selección de la fecha de simulación. Selección de la celda para la simulación Gaussiana. Generación de las fuentes puntuales de la celda seleccionada. Establecimiento de parámetros iniciales

44 VI. Interfaz de Usuario (IV) Preparar datos meteorológicos Preparar datos de emisiones

45 VI. Interfaz de Usuario (V) Creación de un fichero de control para ANTO

46 VI. Interfaz de Usuario (VI) Definición de receptores reales e información meteorológica.

47 VI. Interfaz de Usuario (VII) Opción de salida: tablas de concentraciones

48 VI. Interfaz de Usuario (VIII) Opción de salida: Fichero de representación para tiempo promedio

49 VI. Interfaz de Usuario (IX) Sistemas de ayuda generados a partir de archivos Archivo del proyecto de ayuda Archivo de contenido Índice de tópico Contenido de tópico Información gráfica de tópicos Documentos de word Word robohelp Copilador de hiperhelp Ayuda Help Visualizador de la ayuda

50 VII. Análisis de resultados (I) Modelo ANTO Word robohelp

51 VII. Análisis de resultados (II) Modelo ANTO

52 VII. Análisis de resultados (III) Modelo ANTO

53 VII. Análisis de resultados (III) Modelo ANTO

54 VII. Análisis de resultados (IV) Modelo ANTO

55 VII. Análisis de resultados (V) Modelo ANTO

56 VII. Análisis de resultados (VI) Modelo ANTO

57 VIII. Conclusiones y desarrollo futuro (I) CONCLUSIONES 1.Integración de un modelo gaussiano, ANTO, en un modelo de calidad del aire. 1.1.Desarrollo de aplicaciones para el tratamiento de: a. Información meteorológica proporcionada por SENAMI. b. Datos de emisiones de fuentes lineales. 2. Desarrollo de una interfaz gráfica en Tcl/Tk/Tix bajo UNIX para facilitar la gestión del modelo ANTO. 3. Simulación en celdilla sobre la población de Móstoles. 4. Interpretación de los datos observados comparándolos con los obtenidos por el modelo.

58 VIII. Conclusiones y desarrollo futuro (II) DESARROLLO FUTURO 1.Mejora del modelo integrado con la incorporación de un modelo gaussiano con DATOS DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN. 2. Tratamiento de fuentes puntuales no procedentes de las líneas de tráfico, así como consideración de fuentes superficiales y volumétricas. 3. Integración de una herramienta gráfica UNIX para visualización de resultados ANTO (PAVE, EDSS).

59 Bota por mi vida CUIDA EL MEDIO AMBIENTE NO CONTAMINES


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