Prof. Dr. Ing. Enrique Puliafito Cálculo de la contaminación del aire Prof. Dr. Ing. Enrique Puliafito

Objetivos Determinar la calidad del aire en Mendoza Generar modelos de pronóstico A) evaluar situación presente B) modelar escenarios futuros Comparar y prever tendencias

Aspectos principales de la contaminación atmosférica Condiciones meteorológicas y orográficas de Mendoza Catastro de fuentes fijas y fuentes móviles Variaciones estacionales de las fuentes Consecuencias de la contaminación: Enfermedades respiratorias, cutáneas, otras Efectos sobre la flora y fauna Deterioro de bienes y patrimonio cultural

Elementos principales Considerar las fuentes industriales de emisión Incorporar las fuentes vehiculares de emisión Realizar mediciones de variables meteorológicas y de contaminación Usar modelos de dispersión de contaminantes Incoprorar modelos y mediciones en un sistema de información geográfico GIS

Pasos Principales Establecer el inventario de emisiones Calcular las concentraciones ambientales Compararlas con los datos de monitoreo ambiental Representar los cálculos sobre un GIS (Geographical Information System)

Situación geográfica

Ejemplo de área bajo estudio

Estructura de la atmósfera

Estudio de la meteorología local y regional

Estudio de la meterología local y regional

Instrumentos de meterología Anemómetros

Instrumentos de meterología Instalación de anemómetros

Instrumentos de meterología Piranómetro: Medidor de radiación solar directa y difusa entre 280 y 2800 nm

Radiosondeo sobre Mendoza

Radiosondeo sobre Mendoza

Radiosondeo sobre Mendoza

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Inversión térmica

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Estabilidad de la atmósfera

Pluma de dispersión

Pluma de dispersión

Pluma de dispersión

Consideraciones teóricas del uso De modelos gaussianos Las condiciones meteorológicas y orográficas influyen en la estabilidad atmosférica: Velocidad y dirección del viento Nubosidad Radiación solar Altura de la capa de mezcla Coeficiente de rugosidad Hora del día

Dispersión de contaminantes

Modelo de dispersión Gaussiano Donde Q (g/m.s) tasa de emisión de la fuente H(m) es la altura efectiva de la chimenea u (m/s) es la velocidad del viento x (m) distancia en la dirección del viento y (m) es la distancia transversal al viento x y (m) parámetros de dispersión

Estabilidad de la atmósfera

Cálculo de la dispersión

Cálculo de la dispersión Valor máximo Valor viento abajo a nivel del suelo

Cálculo de la dispersión Gaussiana

Condiciones del modelo de dispersión Gaussiano Los modelos de dispersión suponen linealidad entre los valores de emisión y los valores de concentración ambiente (inmisión) calculados en el receptor, siempre que existan suficiente cantidad de datos; el mínimo corresponde a valores medios horarios. Estos modelos no consideran combinación química y el rango viento abajo no debe superar los 25 km. La mayoría de los anemómetros miden la dirección del viento en 16 sectores de 22,5°; los valores horarios corresponden a la dirección más frecuente (moda); los efectos de micro dinámica por la presencia de árboles, edificios, en el receptor no se consideran.

Limitaciones del modelo dispersión Gaussiano A pesar de estas limitaciones, los cálculos realizados representan adecuadamente los valores medios diarios, mensuales y anuales; y son aptos para determinar el cumplimiento de los estándares de calidad de aire. Por lo tanto, el objetivo de estos modelos no es determinar con precisión los valores de concentración ambiental en un punto sino, determinar zonas con peligro potencial de superarse las normas. Sin embargo, para calibrar el modelo se usaron los datos registrados en estaciones de monitoreo para los contaminantes principales.

Ejemplo de entrada al modelo ISC3 CO STARTING CO TITLEONE ZONA Norte 1997- PST CO MODELOPT DFAULT CONC RURAL CO AVERTIME 1 24 ANNUAL CO POLLUTID NOx CO TERRHGTS FLAT CO RUNORNOT RUN CO FINISHED SO STARTING SO ELEVUNIT METERS SO LOCATION COR_PT5 POINT -2800.0 24312 0.0 SO LOCATION MINETTI POINT -1345.0 18745 0.0 SO LOCATION CUYOPLA POINT 390.0 10483 0.0 SO SRCPARAM COR_PT5 45.0 90.0 395 4.5 4.8 SO SRCPARAM MINETTI 30.0 60.0 435 9.0 2.8 SO SRCPARAM CUYOPLA 5.0 21.0 375 14.0 1.5 SO EMISUNIT 1000000.000000 GRAMS/SEC MICROGRAMS/M**3 SO SRCGROUP ALL SO FINISHED

Ejemplo de entrada al modelo ISC3 RE STARTING GRIDCART CG1 STA XYINC -21000. 30 350. 14000. 40 350 350. GRIDCART CG1 END RE FINISHED ME STARTING ME INPUTFIL D:\epadisp\isc3\benegas\test.dat ME ANEMHGHT 10.0 METERS ME WDROTATE 180.0 ME STARTEND 1997 09 01 1 1998 08 30 24 ME FINISHED OU STARTING RECTABLE 1 FIRST RECTABLE 24 FIRST PLOTFILE 1 ALL FIRST D:\epadisp\isc3\Lasheras\GRA01nox.TXT PLOTFILE 24 ALL FIRST D:\epadisp\isc3\Lasheras\GRA24nox.TXT OU FINISHED

Ejemplo de entrada al modelo ISC3 87750 89 87750 89 89 1 1 1 141.0000 9.2700 297.6 4 2177.4 3373.4 89 1 1 2 138.0000 9.2700 297.6 4 2177.4 3373.4 89 1 1 3 144.0000 9.2700 297.6 4 2177.4 3373.4 89 1 1 4 143.0000 9.2700 297.6 4 2177.4 3373.4 89 1 1 5 153.0000 9.2700 297.0 4 2177.3 3373.3 89 1 1 6 152.0000 9.2700 297.0 4 2177.3 3373.3 89 1 1 7 165.0000 8.7550 296.5 4 2051.0 3182.5 89 1 1 8 133.0000 8.7550 297.6 4 2088.2 3207.4 89 1 1 9 127.0000 8.7550 298.1 4 2110.3 3218.9 89 1 110 91.0000 8.7550 299.3 4 2128.8 3230.7 89 1 111 94.0000 7.2100 299.8 4 1796.0 2690.3 89 1 112 86.0000 7.2100 300.4 4 1808.9 2700.1

Cálculo de las concentraciones ambientales La inmisión (o concentraciones ambientales) I g/m3 se calcula para una fuente lineal: q : carga del contaminante por segmento (g/s.m) Sz : factor de dsipersión (m) u : velocidad del viento (m/s)