MODELO DE RELACIÓN ENTRE LOS CONTAMINANTES SÓLIDOS SEDIMENTABLES DEL AIRE Y LAS CONDICIONES...

MODELO DE RELACIÓN ENTRE LOS CONTAMINANTES SÓLIDOS SEDIMENTABLES DEL AIRE Y LAS CONDICIONES METEREOLÓGICAS EN

LA ZONA LIMA METROPOLITANA

Responsable: Daniel Mavila HinojozaMiembros: Antonio Luyo QuirozJuan Manuel RiveraJavier del CarpioFelix HuariCésar ReynosoJuan CevallosRoberto TelloRolando Carrión

CONTAMINACIÓN UN PROBLEMA QUE SOLUCIONAR

PROBLEMA OBJETIVOS HIPÒTESIS

¿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?

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.

Concentraciones en PPM . 2. Datos metereológicos

3. Variaciones Incrementos porcentuales de las enfermedades respiratorias

1. Datas proporcionadas por INEI.2Programas de c++ y Matab 7

3. Laptop para el análisis y desorrollo del programa

1. Quamtum2. SENAIM3. Puntos de monitoreo enlos diversos puntos colocados en Lima

Componentes menores del Aire

COMPONENTES

CONCENTRACION

(Porcentaje en volumen)

PESO TOTAL (Millones de Tons.)

Neón (Ne) Helio (He) Metano (CH4) Criptón (Kr) Hidrógeno (H2) Oxido Nitroso (N2O) Monóxido de Carbono (CO) Xenón (Xe) Ozono (O3) Amoniaco (NH3) Dióxido de Nitrógeno (NO2) Oxido Nítrico (NO) Dióxido de azufre (SO2) Sulfuro de Hidrogeno (H2S)

0,0018 0,00052 0,00015 0,0001 0,00005 0,00002 0,00001 0,000008 0,000002 0,00001 0,0000001 0,00000006 0,00000002 0,00000002

70 000 4 000 4 600

16 200 190

1 700 540

2 000 190 21 9 3 2 1

Fuente: Ecología y Medio Ambiente G.Tyler Miller JR.

Componentes principales del Aire

COMPONENTES CONCENTRACION

(Porcentaje en volumen)

PESO TOTAL (Millones de Toneladas)

Nitrógeno (N2) Oxígeno (O2) Argón (Ar) Dióxido de carbono (CO2)

78.09 20.95 0,93 0,032

4 220 000 1 290 000

72 000 000 2 700 000

Fuente: Ecología y G.Tyler Miller JR.

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

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.

ModelosMeteorológicos

•Introducción •Conceptos generales •Capa límite •Implementación•Limitaciones de los modelos de mesoescala

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

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).

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.

3. Límite de la capa primaria donde suceden los fenómenos

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

III. ModelosGaussianos

•Modelo de transporte •Aproximación gaussiana

APROXIMACIÓN GAUSSIANA

receptordelltransversayverticalsComponentezy

emisióndeefectivaAnturah

vientovectordelMódulou

verticalyltransversasdireccione

lasparacióncontamiinaladeóndistribuciladeestándartesDesviacion

emsióndeTasaQ

yhy

u

QC

yr

z

zy

z

rz

y

z

zy

.

.

2

1exp

2

1exp

2

22

Datos iniciales básicos:

Dirección y velocidad del viento

Fuente de emisión

CÁLCULO ANALÍTICO

Dispersión el contaminante en forma de campana de Gauss tridimensional

Funciones adimensionales

Desviaciones estándar vertical y horizontal formuladas por Pasquill y Draxter:

iyyy T

tS

izzz T

tS

Funciones adimensionales

Funciones adimensionales Sy y Sz a partir de datos de dispersión formuladas por Irwig

kmxx

xS y 100308.01

1458.0

kmxx

xS y 1010

333,0

Funciones adimensionales

Funciones adimensionales Sy y Sz a partir de datos de dispersión formuladas por Irwig

mz

xT

S z 501

9.01

1

458.0

0

mz

Tt

S z 50

945,01

18,0

0

Cálculo semiempíricoClasificación de la estabilidad atmosférica en clases

Datos metereológicos:

- Viento

- Temperatura y radiación solar

Comportamiento atmosférico:

-Diurno: Totalmente turbulento

-Nocturno: Estable

Cálculo semiempíricoClasificación 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

Cálculo semiempíricoCálculo de desviaciones σy y σz

Modelo ISCST3

Modelo ISCST3. “ ENTRADAS DEL MODELO”

Modelo ISCST3. “ SALIDAS DEL MODELO”

INTERFASE PARA MODELOS Nº 1

SIMULADOR

CONTAMIANTES SÓLIDOS

Fichero metereológico

Procesador de datos

Fichero metereológico

Cálculo de clase y

estabilidad

Fichero metereológico

ANTORepresentación

de la zonas contaminadas

ANTO=Integración de interfases de los modelos Gaussianos y Eulerianos

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

INTERFASE PARA MODELOS Nº 3

Procesador del terreno

Fichero delterreno

Procesador de Terreno

ANTO

Fichero PTL

ANTO=Integración de interfases de los modelos Gaussianos y Eulerianos

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

V. Interfaz para los Modelos (III)

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)

VI. Interfaz de Usuario (I)

TCL (Tool Command Language) Tk (Toolkit para TCL) Tix (Tk Interface Extension) Alternativa a herramientas desarrolladas conMotificación. Desarrollo de aplicaciones GUI(Graphical User Interface)

Tiempo de desarrollo menor Interfaz atractiva al usuario Aplicaciones fácilmente manejables

Lenguaje de comandos Tcl/Tk/Tix

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

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

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

VI. Interfaz de Usuario (IV)

Preparar datos meteorológicos

Preparar datos de emisiones

VI. Interfaz de Usuario (V)

Creación de un fichero de control para ANTO

VI. Interfaz de Usuario (VI)

Definición de receptores reales e información meteorológica.

VI. Interfaz de Usuario (VII)

Opción de salida: tablas de concentraciones

VI. Interfaz de Usuario (VIII)

Opción de salida: Fichero de representación para tiempo promedio

VI. Interfaz de Usuario (IX)

Sistemas de ayuda generados a partir de archivos

<Módulo .hpj.>Archivo del proyecto de ayuda<Módulo .cnp.>Archivo de contenido<Índice .rtf.>Índice de tópico<Documento .rtf.>Contenido de tópico<Dibujo .bmp.>Información gráfica de tópicos

Documentos de word

Word

robohelp

Copilador de

hiperhelp

Ayuda

Help

Visualizador de la ayuda

<Módulo .hpj.><Módulo .cnp.><Índice .rtf.><Documento .rtf.><Dibujo .bmp.>

VII. Análisis de resultados (I)

Modelo ANTO

Word

robohelp

VII. Análisis de resultados (II)

Modelo ANTO

VII. Análisis de resultados (III)

Modelo ANTO

VII. Análisis de resultados (III)

Modelo ANTO

VII. Análisis de resultados (IV)

Modelo ANTO

VII. Análisis de resultados (V)

Modelo ANTO

VII. Análisis de resultados (VI)

Modelo ANTO

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.

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).

Bota por mi vida

• CUIDA EL MEDIO AMBIENTE

NO CONTAMINES