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¿Qué son los modelos atmosféricos?
CIENCIAS

¿Qué son los modelos atmosféricos?

Los modelos de dispersión de calidad del aire son herramientas físico-matemáticas que permiten interpretar, predecir y simular las condiciones reales de transporte y dispersión de los contaminantes empleando las condiciones meteorológicas y las propias de las fuentes de emisión.

Estos modelos incluyen o requieren la siguiente información:

  1. Ubicación geográfica de las fuentes
  2. La concentración de los contaminantes emitidos
  3. Estimaciones de dispersión
  4. Condiciones meteorológicas

Y factores como:

  1. Temperatura
  2. Turbulencia atmosférica
  3. La velocidad del viento
  4. Presión atmosférica
  5. Estabilidad
  6. Topografía

Los datos varían dependiendo de la complejidad de los modelos empleados.

La modelización surge de la necesidad de explicar los fenómenos físicos y químicos que ocurren en la atmosfera:

  1. Para predecir futuros niveles de contaminación con el objetivo de proteger la calidad de la vida de seres vivos, bienes materiales, vegetación, etc.
  2. Para controlad e mantenimiento de los niveles estándares legislados.

¿Cómo funcionan los modelos?

Son protocolos matemáticos que proporcionan estimaciones de concentración de un contaminante en función de una serie de parámetros meteorológicos, químicos, topográficos y de cantidad y velocidad de emisión.

Se trabaja con la diferencia entre los valores reales Xr y los valores estimados Xe, con su varianza (Xe-Xr)2, se obtiene un error ∑ (Xe-Xr)2. Para que el modelo se lo mejor posible hay que conseguir que el valor real sea similar al estimado, esto es, que la diferencia es mínima.

Parámetros de entrada:

  1. Cantidad de contaminante emitida por unidad de tiempo, posición y altura de la emisión
  2. Velocidad y dirección de los vientos dominantes, estabilidad atmosférica, altura de mezcla
  3. Comportamiento químico del contaminante: posibles reacciones, vida media

Importancia de los modelos de dispersión

La previsión y cuantificación del impacto ambiental atmosférico sólo es posible con la modelización de las características básicas de los medios emisores, difusor y receptor

Aportación y objetivos de los modelos:

  1. Anticiparse a los problemas o episodios de contaminación atmosférica.
  2. Como instrumento válido en la decisión de la planificación y en la adopción de medidas correctoras.
  3. Adecuar las medidas correctoras más viables económica y técnicamente.
  4. Integración de aquellos elementos que inciden en la calidad del aire: condiciones atmosféricas, localización de los focos e intensidad de los mismos, situación de los receptores, topografía, orografía, etc.

En resumen, los Modelos e dispersión son de gran utilidad en los siguientes problemas:

  1. Programas de Prevención
  2. Evaluaciones de Impacto de uno o varios focos
  3. Optimización de alturas de chimeneas para instalaciones industriales
  4. Planificación urbana e industrial
  5. Diseño de redes de calidad de aire
  6. Predicciones de Contaminación Potencial

La fiabilidad depende de la base de datos de que se disponga y es importante que la información meteorológica sea lo más segura y detallada posible.

La calidad de los resultados depende de diversos factores tal como:

  1. Inventario de emisiones debe ser fiable y representativo
  2. Variaciones que sufren los contaminantes: procesos físico químicos
  3. Calidad de los datos meteorológicos
  4. Situación determinada: El modelo puede ser válido en una situación particular pero no en otra.

Cuando se dispone de toda la información es posible determinar las concentraciones de los contaminantes en un punto del espacio y en un tiempo determinado.

La concentración de un contaminante dado, Ci, (en función del tiempo y del espacio)

Ci = Ci(x,y,z,t)

Ecuación general de difusión de contaminantes

La concentración de un determinado tipo de contaminante en un volumen pequeño en el espacio y en un tiempo dado se determina básicamente aplicando la ecuación de conservación de masa en un volumen pequeño, que se considera como volumen de control.

La ecuación es la siguiente:

∂c / ∂t = FMadvectivo + FMdifusivo ± Rxn Qca + Aporte fuentes – Remoción

Donde:

  1. FMadvectivo: es el flujo másico advectivo, tiene relación con el movimiento de los contaminantes producto del movimiento del fluido.
  2. FMdifusivo: flujo másico difusivo, es el paso de los contaminantes a través del volumen de control debido a su propio movimiento.

(Ambos tienen un término positivo y otro negativo en la ecuación de balance de masa debido a la entrada y salida del contaminante por las superficies del volumen de control).

  1. Rxn Qca: reacción química, generación o eliminación de contaminantes debido a procesos de reacción química que ocurren dentro del volumen de control.
  2. Remoción: eliminación de contaminantes producto de procesos de transformación u otro.

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