Ctedra : Fisicoqumica Ambiental

Profesor: Alberto Caparelli Autor: Alumna Andrea Lista

La mayor parte de los problemas de dispersin se localizan en la capa limite atmosfrica.

La capa limite se establece aproximadamente desde la superficie terrestre hasta los 1000m de altura.

El perfil de temperaturas dentro de esta capa es variable.

Los contaminantes ingresan a la atmosfera por medio de fuentes puntuales o difusas, una vez ingresados en la atmosfera la dispersin depender de las condiciones meteorolgicas y topogrficas de la regin de estudio.

Movimiento generado por la circulacin del aire en la direccin del viento.

Las fluctuaciones de la turbulencia en el aire que dispersan los contaminantes en todas las direcciones.

La difusin de la masa debido a los gradientes de concentracin.

Circulacin del viento:

El calentamiento diferencial del aire genera gradientes de presin horizontales, estos gradientes son los responsables de la circulacin de masas de aire.

Fuerza debida al gradiente de presiones.

Fuerza gravitatoria. Fuerza Coriolis

Fuerzas de friccin.

Vientos geostrofico:

Fuera de la capa limite, la influencia del terreno deja de apreciarse, por lo que pueden despreciarse las fuerzas de rozamiento. Se establece un equilibrio entre la fuerza Coriolis y la fuerza debida al gradiente de presiones.

Se establece un equilibrio entre la fuerza Coriolis y la debida al gradiente de presiones, esta circulacin se da en la capa baja de la troposfera.

Se establecen entonces centros de baja presin (ciclones) y centros de alta presin (anticiclones)

El flujo en las inmediaciones de un centro de alta presin debe pasar en una direccin a favor de las agujas del reloj y con un flujo neto hacia afuera. Generando un flujo descendente.

Los contaminantes en la parte inferior de la atmosfera sern arrastrados hacia arriba , generalmente se dispersaran sobre un amplia regin.

El ngulo de desplazamiento de la direccin del viento debido a la friccin vara desde un mximo cerca de la superficie, hasta cero en la parte superior de la capa limite.

Si los contaminantes son arrastrados en la direccin del viento, se dispersaran exteriormente en la direccin Y y verticalmente en la direccin Z. A medida que los contaminantes se difunden verticalmente en la capa limite, encontraran diferentes corrientes principales en la direccin del viento a diversas alturas

Una de las caractersticas ms importantes de la atmosfera es su estabilidad (es decir la tendencia a resistir el movimiento vertical o de suprimir la turbulencia existente). Esta tendencia influye sobre la capacidad de la atmosfera de dispersar los contaminantes que se emiten en ella, procedente de fuentes naturales o antrpicas.

Se considera la atmosfera como una columna estacionaria de aire, y se aproxima el aire a un gas ideal seco.

dP= -gdz

-(dT/dz)=g/Cp= g (k-1)/kR

Donde k es la relacin entre los calores especficos, cP/cv. si se supone despreciable el cambio de g y de cp con la elevacin, entonces el cambio de temperatura con la elevacin en condiciones adiabticas, ser una constante independiente de la elevacin.

Entonces dt/dz ser la tasa de cambio

La tasa de cambio normal, es la tasa de cambio adiabtica seca:

(dT/dz)= -0.0066 C/m

Cuando la atmosfera no est saturada con vapor de agua, el valor de cp para la mezcla de aire seco y vapor de agua, es esencialmente aire seco. Por lo tanto, el valor de dT/dz calculado para dicha mezcla permanece invariable durante la expansin adiabtica.

Se define una atmosfera estable como aquella que no presenta mezclado o movimientos verticales.

El mezclado en la baja atmosfera ocurrir debido a la influencia de:

El gradiente de temperatura

La turbulencia mecnica debido a la accin cortante del viento.

Cuando la temperatura aumenta con la altura, la tasa de cambio es negativa y la condicin atmosfrica se conoce como inversin. Es una condicin de gran estabilidad y se caracteriza por un gradiente positivo de temperatura potencial relativamente grande. El efecto de la inversin es reducir la dispersin vertical de los contaminantes y as aumentar la concentracin localmente.

El valor cp para el aire es esencialmente constante sobre un rango de temperaturas considerable. La parte superior de la capa se calienta ms rpidamente que la parte inferior. Si el asentamiento de la capa persiste durante un tiempo suficiente, se crear un gradiente positivo de temperatura dentro de la capa, este gradiente cumple el requerimiento de una capa de inversin, por lo que la masa de aire que se asienta acta como una gigantesca tapa sobre la atmosfera que est debajo.

(dT/dP)arriba>(dT/dP)abajo

Perfiles de velocidad del viento

La velocidad del viento.

Turbulencia atmosfrica

La efecto de la velocidad del viento es simplemente el de transportar los contaminantes desde la fuente en la direccin del viento.

la turbulencia, hace que los contaminantes flucten de la concentracin de la corriente principal en las direcciones verticales y transversales del viento.

La isla de calor

Modelo de dispersin turbulenta:

dC/dt = Kxx (2C/x2) + kyy (

2C/y2 ) + kzz (2 C/z2)

dC / dt = kyy (2C/y2 ) + kzz (

2 C/z2)

A nivel del suelo: C(x, 0,0)= Q / 4r ( kyykzz) 1/2

Modelo Gaussiano:

Si aplicamos la ecuacin al nivel del suelo nos queda la siguiente expresin:

C(x, 0,0) = Q/ yz

Esta ecuacin considera que la fuente est al nivel del suelo tambin.

Para la emisin de una chimenea con una altura efectiva H, es necesario alterar el trmino exponencial que contiene a z2, en la ecuacin. Por lo que se debe sustituir z por (z-H) y ecuacin toma la forma siguiente:

C= Q /2yz ex.{-1/2[y2/y

2 + (z-H)2 /y2]}

C= Q /2yz exp.{-1/2[y2/y

2 + (z-H)2 /y2]}

La importancia del modelado de la dispersin de los contaminantes es importante es la estimacin y prediccin de la concentracin de los contaminantes emitidos por determinada fuente.

Los datos meteorolgicos salen ser un problema, debido a que se disponen de pocos datos y una mala frecuencia.

La importancia del uso de modelos simulaciones de emergencia es una herramienta importante, en situaciones de crisis.

Fin.

Muchas Gracias por su atencin.