Tipos de emisiones a la atmósfera

Emisión instantánea

Emisión continua o permanente

Emisión de corta duración

Emisión instantáneav

La distribución de las concentraciones siguen curvas de Gauss en las tres direcciones de los ejes coordenados. Esto implica que se van a generar desviaciones estándar en las tres direcciones x, y , z : σx , σy ,σz

A medida que la pluma se aleja se expanden σx , σy ,σz y disminuyen las concentraciones

Sistema de referencia

z

x-y

y

v

h

Emisión instantánea

σx = σy

(1)

q Emisión (kg)σx , σy , σz Desviaciones estándar en x, y , z (m) h Altura de la fuente (m)v Velocidad del viento en x (m/s)

Las sigmas determinan el grado de expansión y dilución de la pluma

Categorías de estabilidad atmosférica de Pasquill

a

b

c

d

A 0.18 0.92 0.72 0.76

B 0.14 0.92 0.53 0.73

C 0.10 0.92 0.34 0.72

D 0.06 0.92 0.15 0.70

E 0.045 0.91 0.12 0.67

F 0.03 0.90 0.08 0.64

Tabla 1. Coeficientes para generar σy y σz para fuentes instantáneas

Ejemplo En una noche con cielo totalmente nublado y vientos del oeste de velocidad v = 2 m/s, se presenta una explosión a nivel del suelo que libera a la atmósfera 50 kg de material tóxico de manera instantánea. a) Trace, mediante líneas de igual concentración, la “nube” generada después de 400 segundos de ocurrido el accidente. b) Encuentre las concentraciones máximas que se generan a las siguientes distancias 100, 200, 400 y 800 metros de la fuente.

Como la explosión sucede a nivel de suelo h = 0 y por consiguiente las concentraciones se obtienen de la ecuación 1 con σx = σy

Línea de igual concentración (140 µg/m3 ) trazada a mano. Los números representan concentraciones posicionadas dentro de una malla rectangular de 12 x 13.

b) Las concentraciones máximas ocurren al centro de la nube en y = 0 y en x = vt; en otras palabras, a los tiempos 50, 100, 200 y 400 segundos y en las posiciones 100, 200, 400 y 800 metros, respectivamente; por lo que las concentraciones máximas se obtienen de

Sustituyendo los datos suministrados se obtienen los siguientes resultados En x = 100 m 0.097797 g/m3 = 97,797 µg/m3

En x = 200 m 0.016815 g/m3 = 16,815 µg/m3

En x = 400 m 0.002891 g/m3 = 2,891 µg/m3

En x = 800 m

Es importante entender que estando en las posiciones mencionadas, es decir a 100, 200, 400 y 800 metros, tendría que esperarse el arribo de la nube 50, 100, 200 y 400 segundos, respectivamente, para exponerse a las concentraciones calculadas arriba cuando el centro de la nube pase por dichos puntos.

El registro de las concentraciones en cualquiera de estos lugares mostraría, primero, un incremento progresivo de las concentraciones hasta alcanzar los valores máximos arriba mostrados, y posteriormente un decremento paulatino al alejarse la nube

Concentración

tiempo

x = x1

x = x2 x1 < x2 < x3

x = x3

H Altura efectivaHs Altura de la chimeneav Velocidad del vientoσy, σz Desviaciones estándar

Emisión continua Modelo de la pluma gausiana)

La pluma gausiana como promedio temporal

Modelo de la pluma gausiana

1.- Emisión continua y estacionaria procedente de una fuente puntual2.- Condiciones meteorológicas uniformes y estacionarias (vientos y estabilidad atmosférica)3.- Terreno plano4.- Material conservativo5.- Reflexión total del material en la superficie del suelo6.- Inexistencia de inversiones térmicas elevadas que limiten el transporte vertical del contaminante

h

-h

Región de reflexión

Fuente virtual

Fuente real

Superficie del suelo

Δh

Δh

z = 0

xz - h

z

Punto de interés

c(x,y,z) = concentración del contaminante en el punto (x,y,z), en μg/m3

Q = emisión de contaminante, en μg/s.U = velocidad del viento sobre el eje x a la altura de la fuente emisora, en m/s.σy= desviación estándar de la distribución gausiana sobre el eje y en m.σz = desviación estándar de la distribución gausiana sobre el eje z en m.h=hf+Δh = altura efectiva de la fuente, en m.hf = altura física de la fuente, en m.Δh = altura de ascenso de la emisión, en m.

Ecuación de la pluma gausiana

(3)

Desviaciones estándar σy, σz

a b c d

x (m) <500 500-5000 >5000 <500 500-5000 >5000 <10000 >10000 <10000 >10000

A 0.0383 0.000254 0.00025 1.281 2.089 2.089 0.495 0.606 0.873 0.851

B 0.1393 0.0494 0.0494 0.9467 1.114 1.114 0.310 0.523 0.897 0.840

C 0.112 0.101 0.115 0.910 0.926 0.911 0.197 0.285 0.908 0.867

D 0.0856 0.259 0.737 0.865 0.687 0.564 0.122 0.193 0.916 0.865

E 0.1094 0.2452 0.9204 0.7657 0.6358 0.4805 0.0934 0.141 0.912 0.868

F 0.05645 0.1930 1.505 0.805 0.6072 0.3662 0.0625 0.0923 0.911 0.869

Tabla 2 Coeficientes para generar valores de la desviaciones estándar σy y σz

Tiempo promedio Factor multiplicador 3 horas 0.9 (0.1) 8 horas 0.7 (0.2) 24 horas 0.4 (0.2) 365 días 0.08 (0.2)

Cálculo de Niveles de contaminación en lapsos mayores a 1 hora.(Método de primera aproximación)

[1] U.S. EPA. 1992. “Screening Procedures for Estimating the Air Quality Impact of Stationary Sources, Revised. EPA-450/R-92-019. Environmental Protection Agency. Research Triangle Park, NC 27711.

Factores para estimar concentraciones máximas en periodos mayores a 1 hora[1]

Durante un día totalmente nublado el viento sopla del oeste y se quema a cielo abierto materiales que emiten a la atmósfera 5 g/s de CO. Si la velocidad del viento es de 7 m/s, calcular las concentraciones de CO a nivel de piso generadas sobre el eje de máximo impacto en periodos de 1 y 8 horas a 3 km de la fuente.

y

x

-y

3 kmW E

En el problema anterior, determine la concentración generada si el viento proviene del WSW

y

x

-y

ENE

WSW 3 km

22.5