lunes, 28 de mayo de 2012

3.6 Cálculo de la altura efectiva de la chimenea

Calcular el ascenso de la pluma ocasionado por el efecto combinado de la velocidad de descarga de los gases y por el efecto de flotación debido a su temperatura, utilizando la ecuación semiempírica siguiente (fórmula 2):
Vs d Ts - Ta
/\ hc = --------------------- [1.5 + 2.68 (10 -3 ) P (----------------) d ]
                    us                                                             Ts
* Ecuación de Holland, basada en diámetros de chimenea de 1.7 a 4.3 m y en temperatura de emisión de 355 a 477 K (82 a 204° C).


Altura efectiva.
Agregar la altura física de la chimenea al ascenso calculado en 6.2.1. (Fórmula 3):
he = hs + hc

NORMA MEXICANA NMX-AA-107-1988

Esta Norma Mexicana establece un procedimiento para estimar la altura efectiva y la dispersión de los contaminantes de una chimenea que desaloja los gases de un proceso u operación industrial, independientemente de que con ella se cumplan o no las Normas de Calidad del Aire. La utilización de chimeneas se considera sólo un complemento para el control de los niveles de contaminación ambiental.

La altura final de la pluma, conocida como altura efectiva de chimenea (H), es la suma de la altura física de la chimenea (hs) y la elevación de la pluma ( ).

3.5 Software para la simulación de la
dispersión


Se realizó el estudio sobre la simulación de la dispersión de contaminantes en el aire de la ciudad de Ambato, Ecuador, emitidos por fuentes fijas y por la actividad del volcán Tungurahua, mediante la utilización de los softwares ambientales especializados Screen View y Disper 5.2, mediante el cual se obtuvo un diagnóstico general del cumplimiento de los parámetros del Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria TULAS, así como de otros indicadores adicionales. Se estableció los valores de la concentración por la dispersión y alcance de los contaminantes a nivel del suelo mediante simulación con Screen View y se profundizó el análisis de la simulación para las empresas que reportaban emisiones significativas de contaminantes mediante el uso del software Disper 5.2. Por Alcides Alberto Bustillos Ortiz y J. Ramiro Velasteguí Sánchez.




3.4 Modelos de dispersión.

Los modelos de dispersión son un método para calcular la concentración de contaminantes a nivel del aire y a diversas distancias de la fuente. En la elaboración de modelos se usan representaciones matemáticas de los factores que afectan la dispersión de contaminantes. Las computadoras, mediante modelos, facilitan la representación de los complejos sistemas que determinan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.

Los científicos usan estos datos como insumo del modelo de computación y para predecir cómo los contaminantes se dispersarán en la atmósfera. Los niveles de concentración pueden calcularse para diversas distancias y dirección de la chimenea.



Los modelos de dispersión tienen muchas aplicaciones en el control de la contaminación del aire, pues son herramientas que ayudan a los científicos a evaluar la dispersión de la contaminación del aire. La exactitud de los modelos está limitada por los problemas inherentes al tratar de simplificar los factores complejos e interrelacionados que afectan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.
3.3. Características generales de las plumas y chimeneas

La manera más común de dispersar los contaminantes del aire es a través de una chimenea. Esta a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias y tiene el objetivo de dispersar los contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones.


 

A la emanación visible de una chimenea se le denominapluma. La altura de la pluma está determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A menudo, se añade energía calórica a los gases para aumentar la altura de la pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como sucede con el humo de las chimeneas residenciales.



En la figura (a) se observa la distribución de los contaminantes inyectados dentro y fuera de la cavidad y el efecto de la pluma, mientras que en la figura (b) se observa el diseño aerodinámico de una chimenea por la "cavidad" formada por el edificio próximo a la chimenea. A medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja del edificio.
La forma y la dirección de la pluma también dependen de las fuerzas verticales y horizontales de la atmósfera. Como se mencionó anteriormente, la pluma está afectada por las condiciones atmosféricas. Las condiciones inestables en la atmósfera producirán una pluma "ondulante", mientras que las estables harán que la pluma sea "recta". Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias.
3.2 Circulación global de los
contaminantes.

El transporte y dispersión de contaminantes del aire están influenciados por complejos factores. Las variaciones globales y regionales del clima y las condiciones topográficas locales afectan el transporte y dispersión de los contaminantes.



El movimiento vertical
de la atmósfera también afecta el transporte y dispersión de los contaminantes del aire. Cuando los meteorólogos hablan sobre la "estabilidad atmosférica" hacen referencia al movimiento vertical. Las condiciones atmosféricas inestables producen la mezcla vertical. Generalmente, durante el día el aire cerca de la superficie de la tierra es más caliente y liviano que el aire en la atmósfera superior debido a la absorción de la energía solar. El aire caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire frío y pesado de la atmósfera superior que tiende a bajar. Este movimiento constante del aire crea

condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.

Movimiento horizontal diurno del aire





Otros factores meteorológicos básicos que afectan la concentración de contaminantes en el aire ambiental son:


Radiación solar

Precipitación

Humedad

3.-Transporte y dispersión de contaminantes atmosfericos

3.1 Conceptos básicos.
En general, la concentración de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales. Las variaciones del clima influyen en la dirección y dispersión general de los contaminantes.

La dispersión y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores climáticos y geográficos. Un ejemplo es la inversión térmica. Como se mencionó anteriormente, la inversión térmica es una condición atmosférica causada por una interrupción del perfil normal de la temperatura de la atmósfera. La inversión térmica puede retener el ascenso y dispersión de los contaminantes de las capas más bajas de la atmósfera y causar un problema localizado de contaminación del aire. Los episodios que tuvieron lugar en Londres, Inglaterra, y Donora, Pennsylvania, fueron el resultado de inversiones térmicas.

La proximidad de una gran área metropolitana a una cadena de montañas también puede tener un efecto negativo sobre el transporte y dispersión de contaminantes, como lo es el centro del país.

La calidad de aire en una zona, y como consecuencia de los efectos inducidos sobre la misma, son función directa de la cuantía de emisión y de los fenómenos de circulación que tengan lugar en la atmósfera sobre los penachos que conforman los gases y las partículas emitidas por un foco contaminante.



La dispersión y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores climáticos y geográficos. Un ejemplo es la inversión térmica. Como se mencionó anteriormente, la inversión térmica es una condición atmosférica causada por una interrupción del perfil normal de la temperatura de la atmósfera. La inversión térmica puede retener el ascenso y dispersión de los contaminantes de las capas más bajas de la atmósfera y causar un problema localizado de contaminación del aire. Los episodios que tuvieron lugar en Londres, Inglaterra, y Donora, Pennsylvania, fueron el resultado de inversiones térmicas.

La proximidad de una gran área metropolitana a una cadena de montañas también puede tener un efecto negativo sobre el transporte y dispersión de contaminantes, como lo es el centro del país.

domingo, 27 de mayo de 2012

2.3Efectos de la contaminación


Efectos Globales
Cada vez está más admitida la necesidad de realizar estudios sobre los posibles efectos que a largo plazo puede producir la contaminación atmosférica sobre los distintos ecosistemas, sobre el clima y sobre la estratosfera. Tanto las modificaciones de las características de los suelos, debidas al lavado de los elementos del mismo por las lluvias ácidas, como los cambios producidos en las grandes masas de agua por el aumento de la concentración de metales tóxicos, pueden tener consecuencias ecológicas irreversibles.
El aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y de otros contaminantes en la atmósfera puede dar lugar a una elevación general de la temperatura del globo, por «efecto invernadero», que modificaría el régimen de lluvias, lo que produciría alteraciones sobre las tierras cultivables y la extensión de los desiertos. Por otra parte, los sulfatos y las partículas finas que disminuyen la visibilidad pueden igualmente reducir la intensidad de la radiación solar. Los hidrocarburos halogenados y los óxidos de nitrógeno emitidos por los aviones supersónicos pueden provocar una disminución de ozono en la estratosfera con el consiguiente aumento de la radiación ultravioleta que llegaría a la Tierra.


Efectos sobre los ecosistemas (lluvias ácidas)
Los primeros efectos producidos por las precipitaciones ácidas se detectaron en cientos de lagos de Escandinavia, alrededor de los años 60. En la actualidad, más de 18,000 lagos están acidificados, en Suecia alrededor de 6,000 de ellos muestran graves daños sobre la biología acuática, y unos 2,000 de los situados en la zona meridional y central han perdido sus poblaciones piscícolas.
La acidificación de las aguas interiores tiene efectos muy graves sobre los ecosistemas acuáticos. Se ha demostrado que todos los tipos de organismos integrantes de los ecosistemas de agua dulce son sensibles a la acidificación, produciéndose cambios en todos los niveles tróficos. La acidificación de los lagos y de las masas de agua se está extendiendo progresivamente cada vez a mayor número de países, afectando día a día a más extensas áreas.
Las zonas más propensas a la acidificación del agua tienen suelos ácidos de poca profundidad, superpuestos a rocas graníticas o son suelos arenosos muy erosionados. El aumento de la acidez del agua de los lagos y ríos provoca un fuerte aumento del contenido de iones aluminio disueltos en el agua. El ión aluminio es muy tóxico para la mayor parte de los organismos y se cree que la causa última de la muerte de las poblaciones de peces en los lagos acidificados se debe al envenenamiento por aluminio. Otros metales tales como el cadmio, zinc y plomo tienen igualmente una mayor facilidad para disolverse, por lo que son más accesibles para los animales y plantas acuáticas.
Los suelos presentan, por lo general, una mayor resistencia a la acidificación que el agua. No obstante, el grado de sensibilidad puede variar muy ampliamente de unas zonas a otras dependiendo, principalmente, del espesor de la capa de humus, de la consistencia del sustrato, así del tipo de rocas y suelo. Uno de los efectos más importantes de la acidificación de los suelos es, probablemente, el incremento de la movilidad con las consiguientes pérdidas por lixiviación de ciertos cationes metálicos de carácter básico tales como el calcio, magnesio, potasio y aluminio.
En Europa Central, las altas deposiciones de compuestos de azufre y nitrógeno han producido graves daños sobre amplias áreas de suelo y bosques. El daño a los bosques probablemente ha sido causado por la acción combinada de ácidos y metales en el suelo y por las altas concentraciones de SO2 presentes en el aire de estas zonas. La combinación de un bajo pH en el agua del suelo unido a la presencia de metales, principalmente aluminio, produce daños en las raíces de los árboles, através de las cuales absorben gran cantidad de nutrientes. Este hecho produce una pérdida de vitalidad haciéndolos especialmente sensibles a las plagas.



Efectos sobre el clima (efecto invernadero)
Durante los últimos años se ha venido poniendo de manifiesto una preocupación creciente por los posibles efectos que sobre el clima pudiera causar el aumento progresivo de contaminantes en la atmósfera como consecuencia de las actividades humanas.
Observaciones realizadas en Suecia, Australia, Alaska y Hawai muestran que la concentración de CO2, que oscilaba entre 265 y 290 ppm antes de los años cincuenta, llegó a ser de 330 ppm en 1976, aumentando a un ritmo de alrededor de 1 ppm en el curso de los últimos años.
Se cree que el incremento de CO2 en la atmósfera es debido a las alteraciones que las actividades humanas producen en el ciclo biogeoquímico del carbono ya que, por una parte, en la combustión de combustible fósiles y en los incendios forestales se producen grandes cantidades de CO2, y por otra parte, estos mismos incendios y la tala progresiva de bosques, que produce una disminución de las masas forestales mundiales, la degradación del suelo y la creciente desertificación, producen una disminución de la tasa de la absorción total del CO2presente en la atmósfera por la vegetación.
El incremento de la concentración del CO2 en la atmósfera puede alterar la temperatura de la Tierra debido a que el CO2 es transparente a la radiación solar recibida del sol, dejándola pasar libremente, pero absorbe la radiación infrarroja emitida desde la tierra. El efecto total es que cuanto mayor sea la concentración de CO2 en la atmósfera, mayor es la cantidad de energía recibida por la Tierra desde el Sol que queda atrapada en la atmósfera en forma de calor. Este fenómento que se conoce con el nombre de «efecto invernadero» produciría un recalentamiento de la atmósfera.
Se ha estima que, de duplicarse la concentración actual de CO2 en la atmósfera, podría aumentar en dos o tres grados centígrados la temperatura de la misma. En las zonas lluviosas se incrementarán las precipitaciones y las zonas áridas serán aún más áridas, mientras que los hielos polares comenzarán a derretirse.
Los sulfatos y las partículas finas presentes en la atmósfera pueden tener igualmente efectos sobre el clima. Las partículas finas tienen una doble acción sobre la radiación solar: por una parte, difunden la luz incidente y, por otra, absorben una parte de esta radiación, lo que produce un calentamiento de las partículas y la emisión de radiación infrarroja. Los efectos atmosféricos que producen dependerán de la altitud a que las partículas se encuentre.
Las de baja altura disminuyen el flujo solar sobre el suelo, pero contribuyen a aumentar el efecto invernadero. A más alta temperatura, el efecto de barrera solar es preponderante, produciendo un enfriamiento de la baja atmósfera y un calentamiento en la estratosfera. Las partículas pueden causar también efectos sobre el clima de forma indirecta al actuar como núcleos de condensación del vapor de agua y jugar éste un importante papel en los cambios de calor atmosférico.
Otro tipo de contaminantes vertidos a la atmósfera que pueden afectar el clima son los clorofuorcarbonos, debido a su acción sobre la capa de ozono y a que, como ya se ha indicado anteriormente, el ozono es el principal absorbente de la radiación solar ultravioleta en la estratosfera, regulando la temperatura de la misma.



Efectos sobre la estratosfera

La presencia en la estratosfera de determinados compuestos, especialmente los clorofluorocarbonos, puede provocar una disminución de la concentración de ozono en la estratosfera. La capa estratosférica de ozono protege la superficie de la tierra de una exposición excesiva a los rayos solares ultravioletas actuando como filtro. Una disminución sensible de esta capa protectora tendría efectos perjudiciales para la salud humana y para la biosfera.

Este incremento de la radiación produciría un aumento apreciable de casos de cáncer de piel en los seres humanos y efectos negativos sobre los organismos, al ser ciertos tipos de plancton vegetal, animales invertebrados y algunos vertebrados en determinadas etapas de su ciclo vital, especialmente sensibles a la radiación ultravioleta.


k

2.2Tipos de contaminantes.


Existen distintas formas para clasificar a los contaminantes. Según su origen,
se distinguen los naturales y los antropogénicos. Los primeros se deben a los
fenómenos en los cuales no interviene el hombre, por ejemplo: erupciones,
incendios accidentales, producción de gases en pantanos, diseminación de polen
por el viento, etc. En cambio, los antropogénicos se derivan de las actividades del
hombre.



Los contaminantes también se clasifican en primarios y secundarios, según
sean arrojados tal cual a la atmósfera, o bien se forme en ella debido a las
reacciones químicas resultado de la presencia de diversos compuestos y a la
acción de la luz solar. (Jiménez, 2008)
Otra clasificación es por su estado físico, es decir por el tamaño de las
partículas contaminantes en este caso los contaminantes se agrupan en las
siguientes familias:




* Compuestos inorgánicos de carbono
* Compuestos derivados del azufre
* Hidrocarburos
* Compuestos del nitrógeno
* Oxidantes fotoquímicos
* Metales
* Partículas


Los contaminantes más frecuentes de las aguas son: materias orgánicas y bacterias, hidrocarburos, desperdicios industriales, productos pesticidas y otros utilizados en la agricultura, productos químicos domésticos y desechos radioactivos. Lo más grave es que una parte de los derivados del petróleo son arrojados al mar por los barcos o por las industrias ribereñas y son absorbidos por la fauna y flora marinas que los retransmiten a los consumidores de peces, crustáceos, moluscos, algas, etc.. 








    TIPOS DE CONTAMINANTES


2.-CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA


Se entiende por contaminación atmosférica como la presencia en el aire de
materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las
personas y bienes de cualquier naturaleza, así como que puedan atacar a distintos
materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables



contaminacion-atmosfericaPor este motivo, cada vez son más los grupos de acción que luchan por concienciar no sólo a la propia población de los peligros que, tanto para la salud como para el medio ambiente, supone la contaminación atmosférica, sino también a instituciones y grupos políticos que –a fin de cuentas- son los que pueden decidir en la contaminación de la atmósfera.Contaminación atmosférica: cuando se produce la contaminación de la atmósferaPrincipalmente, la contaminación de la atmósfera deriva fundamentalmente de productos secundarios sólidos, gaseosos o líquidos, y por residuos que además de poner en peligro la salud del hombre y del propio medio ambiente en sí (plantas y animales), puede atacar a distintos materiales, producir olores en cierto sentido desagradables, o llegar incluso a reducir la visibilidad. Y es que cada año, los considerados como países industrializados generan miles de millones de toneladas de contaminantes, que son expulsados a la atmósfera repercutiendo gravemente en la existencia de un aire óptimo para la vida y el bienestar humano y animal. Pero no sólo debemos pensar en que la contaminación afecta a las personas, a los seres vivos en la Naturaleza y a los animales en sí, ya que también la calidad del ozono repercute gravemente en las cosechas. Unas cosechas que, a fin de cuentas, serán luego consumidas por los seres humanos. Por todo ello, se debe lugar contra la contaminación atmosférica desde todos los frentes posibles, porque sin ninguna duda en un futuro lo agradeceremos. I

2.1.- FUENTES DE CONTAMINACIÓN




Ordinariamente la atmósfera puede albergar sustancias contaminantes, aunque en cantidades suficientemente inocuas como para que sean eliminadas sin afectar a su capacidad de regeneración; generalmente se presentan en forma gaseosa, líquida o sólida. Sin embargo, a partir de determinado nivel de concentración se pueden producir efectos nocivos, sobre los seres vivos y también sobre los materiales.
Aunque existen fuentes contaminantes naturales, ejemplo de las actividades volcánicas o los incendios forestales, que emiten gases y partículas que quedan en suspensión, éstas suelen ser por lo general depuradas por la propia atmósfera. Pero es la contaminación generada por el hombre la que excede la capacidad de la atmósfera para procesarla, dando lugar a una concentración amenazante para la vida.
actividades volcánicas e incendios forestales  actividades volcánicas e incendios forestales
Las actividades volcánicas y los incendios forestales son fuentes naturales de contaminación que suelen ser depuradas por la propia atmósfera
Además de las crecientes demandas de alimentos, el hombre se autoimpone nuevas necesidades en la calidad de vida, manufacturando y sobreexplotando los recursos naturales, los cuales generan una desmedida actividad industrial en su transformación.
Los contaminantes con origen en las actividades humanas
La atmósfera sufre además las concentraciones de población en áreas urbanas, que producen contaminantes también dañinos para las aguas y el suelo.
Los contaminantes que el hombre libera hacia la atmósfera en mayor medida, provienen de la combustión de carburantes fósiles, y podríamos clasificarlos en tres grupos principales:
1) Actividades industriales, como las dedicadas a la obtención de energía: liberan óxidos de nitrógeno, azufre, y en menor medida plomo metálico.
contaminantes no naturales
Los contaminantes no naturales provienen en mayor medida de la combustión de carburantes fósiles para la producción de energía
2) Actividades domésticas, como la combustión por sistemas de calefacción: liberan mayormente óxidos de azufre, y de nitrógeno en menor medida
3) Transportes, como los de combustión interna: liberan óxidos de nitrógeno y plomo, y óxidos de azufre en menor cantidad.
Cómo afecta la contaminación a la atmósfera y los organismos vivos
Como ya se dijo, entre los gases producidos por los motores de combustión interna se encuentra el plomo (en muchos países ya erradicados de los combustibles), que en determinadas concentraciones resulta tóxico para el sistema nervioso, pero además también emiten dióxido y monóxido de carbono, los cuales, junto con el plomo, pueden causar disfunciones de los glóbulos rojos y eliminar su capacidad para transportar oxígeno a los tejidos.
Existen condiciones climáticas en las cuales la atmósfera no puede depurarlos gases contaminantes emitidos, los cuales, ayudados por las radiaciones solares, producen reacciones que generan compuestos tóxicos dañinos para los seres vivos, paisajes y materiales. Además, se produce una acumulación sobre las propias zonas en donde se emiten, o sus alrededores, dando lugar al fenómeno conocido como smog fotoquímico, resultado de la combinación de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, que al verse reforzado por la radiación ultravioleta envuelve a las ciudades en una neblina característica.
motores de combustión interna liberando a la atmósfera plomo y óxidos de nitrógeno
Los motores de combustión interna liberan a la atmósfera plomo y óxidos de nitrógeno, entre otras sustancias, que al no poder ser procesadas por la atmósfera se manifiestan mediante el llamado smog fotoquímico
Por efecto de la reacción de estos gases se puede producir ozono; en principio podría parecer que sería beneficioso para la atmósfera recibir ozono, pero teniendo en cuenta la altura a la que se genera, ésta sería totalmente contraproducente debido a su capacidad oxidante, suponiendo incluso una amenaza para la vida.