PRACTICA DE DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES
DAIMER GUTIERREZ
4.1.1
Primera parte Pruebas en programa de modelamiento ISC3
1) Modificación de variables y análisis de resultados dependiendo de la variable modificada
1.VELOCIDAD DE SALIDA DE LOS GASES
con velocidad de 12,2 m/s en azul de referencia, 6,1m/s por debajo, 48,8m/s el doble
Como se observa la concentración disminuye con el aumento de la velocidad de salida de los gases
y viceversa es decir aumenta con cuando su velocidad baja esto debido a que los gases no son bien
dispersados en el ambiente y elevados para que sean arrastrados lejos de la fuente de emisión
2. ALTURA DE LA CHIEMENEA
Altura de 68,58 m en azul de referencia, 34,29m por debajo, 137,16m el doble
Los resultados obtenidos son similares a los de la velocidad de salida pero los cambios inmediatos
en la gráfica no son tan abruptos y la línea que hace referencia al doble de la altura no esta tan
suavizada como la de máxima velocidad de salida pero a mayor altura menos concentración en la
fuente y menor deposición a nivel del suelo.
3.VARIACION DE LA TEMPERATURA DE SALIDA DE LOS GASES 10°C POR ENCIMA Y POR DEBAJO
con temeperatura de 394,3K en azul de referencia, 384,3K por debajo, 404,3K el doble
La modificación de este parámetro debe ser más significativa para tener un mayor impacto en la
gráfica de concentración porque con diez grados no es muy observable el cambio pero es
suficiente para concluir que a mayor temperatura del gas de salida mejor distribución y dispersión
de los contaminantes
4.INDICE DE EMISION
con indice de 47,25 g/s en azul de referencia, 23,6g/s por debajo, 94,5g/s el doble
El índice de emisión afecta directamente las concentraciones en las cercanías de la fuente de
emisión esto quiere decir que a mayor índice mayor concentración en la fuente y las cercanías de
la misma.
5.TEMPERATURA AMBIENTE POR ENCUIMA DE 10°C Y DEBAJO DE REFERENCIA
con temperatura de 291,48K en azul de referencia, 281,48K por debajo, 301,48K el doble
Aunque la variable tiene un aumento y disminución significativas el grafico de concentración solo
tiene un desplazamiento apreciable cerca de la fuente de emisión al calentarse la atmosfera los
gases no ascienden tan rápido como si hubiera una temperatura más baja en el ambiente como se
observa
6. ESTABILIDAD ADMOSFERICA
Estabilidad B, Estabilidad A, Estabilidad F
La estabilidad asférica tiene mucho que ver con la distancia a la cual se comienzan a depositar los
contaminantes esta distancia varía dependiendo de la insolación y la velocidad de los vientos. En la
gráfica es observable que los comportamientos son muy 3144820810 diferentes con las
condiciones más estables se observa que los contaminantes se depositan en su gran mayoría antes
de un kilómetro de la fuente de emisión y que hay un pico aproximadamente a los tres kilómetros
que personalmente no puedo dar explicación pero puede deberse a excedente de contaminante
que es arrastrado por la brisa tenue que circunda. Y la curva generada por las condiciones mas
inestables denota un arrastre de los contaminantes que hace que su concentración a ras de suelo
sea casi nula en 4km y va creciendo a medida que se aleja de la fuente de emoción.
8. ALTURA DE MEZCLA
Altura en metros 3000 en azul de referencia, 1500 por debajo, 6000 el doble
7
Al aumentar la altura de mezcla la concentración de contaminantes en la fuente incrementa pero
disminuye con la distancia desde la fuente y después de 15 kilómetros incrementa de nuevo esto
posiblemente porque los contaminantes después de ascender decantan nuevamente. Esto no
ocurre con la configuración de mayor altura y menor altura; la de menor altura tiene una
comportamiento anómalo ya que comienza con una concentración baja y lejos de la fuente de
emisión a unos 5km y posteriormente se eleva hasta aproximadamente los 15 km y
posteriormente decrece abruptamente su concentración
9. VELOCICDAD DE DEGRADACION
Velocidad 0 en azul de referencia, 1,0 /spor encima,
Si se aumenta la velocidad de degradación del contaminante disminuye notoriamente la
concentración en cercanías a la fuente y a lo largo del perímetro que se ve afectado pero por ser
más velos a la hora de degradarse el contaminante no llega al suelo.
10. TIPO DE SUELO
Altura en metros 0 en azul de referencia, 1,0 /s por encima,
El cambio de suelo no muestra valores tan dramáticos con respecto uno del otro pero se muestra
que con la formula urbana el contaminante se presenta más alto cerca de la fuente de emisión y
su concentración disminuye más rápidamente que con la configuración rural.
PARAMETRO VARIADO DIAMETRO Q=V*A V= Q/A D= Diámetro (m)
A= Área (m2)
V=Velocidad salida contaminante (m/s) Q=Caudal humo (m/s)
Caudal 47,23
Diámetro A 4,1 Velocidad 4,14 Area 11,4
Diámetro B 1,90 Velocidad 15,6 Area 4,03
Diámetro C 6,3 Velocidad 0,9 Area 43,4
2.2 Con estabilidad admosferica A B C velocidad 2,5 : 5 : 1,25
Caldera
Con radiación solar fuerte, alturas de 10m, 50m y vientos de
2y6m/s
Estos cambios se hacen para determinar la configuración de altura
de chimenea con menos impacto en las ciudad que se encuentra
3km
Altura de 10m con estabilidad atmosférica C y velocidad del viento de 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: C
Cuando se modifica el valor de la velocidad del viento con alta incidencia solar automáticamente
se debe modificar la estabilidad atmosférica porque la velocidad afecta dicho valor, cerca de la
fuente de emisión aproximadamente a 500m la concentración es máxima pero en el punto de
interés es de 1,8 ug/m3 lo cual no es muy elevado.
Altura de 10m con estabilidad atmosférica A y velocidad del viento de 2m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: A
En esta grafica solo se modificó la altura de la chimenea lo cual solo afecto la concentración de
contaminante en la fuente de emisión pero no afecta la concentración en el punto de análisis a
3km que tiene una concentración relativamente baja. Según el programa la concentración es de
0,597 ug/m3 lo cual es muy bajo
Altura de 50m con estabilidad atmosférica A y velocidad del viento de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: A
Altura de 50m con estabilidad atmosférica C y velocidad del viento de 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: C
Con estas condiciones la concentración cuando llega a la ciudad el contaminante tiene una
concentración de 1 ,042 ug/m3 y disminuye paulatinamente en estas condiciones el modelo se
comporta mejor que con 10m que casi duplica la concentración
Caldera
Con radiación solar débil, alturas de 10m, 50m y vientos de
2y6m/s
Altura de 10m con estabilidad atmosférica D y velocidad del viento de 2m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: D
Con estas condiciones atmosféricas el modelo arroja valores a los 3km de 13,868 ug/m3 datos
elevados de concentración en comparación con los obtenidos con a atmosferas más inestables la
estabilidad atmosférica tiene un impacto directo en la distribución del contaminante.
Altura de 10m con estabilidad atmosférica D y velocidad del viento de 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: D
Con mayor velocidad del viento y estabilidad atmosférica estable la concentración es de 4,821
ug/m3 bajo significativamente con respecto a la anterior velocidad del viento
Altura de 50m con estabilidad atmosférica D y velocidad del viento de 2m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: D
Con esta altura y estabilidad atmosférica la concentración de contaminante a 3km es de 7,447
ug/m3 mucho más bajo que el valor obtenido con estas misma condiciones y la altura de 10m de
la chimenea
Altura de 50m con estabilidad atmosférica D y velocidad del viento de 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: D
La concentración es con estas condiciones mariológicas es de 2,764 ug/m3 esta concentración es
pronosticable ya que la velocidad del viento dispersa mejor los contaminantes o mejor el NOx
Caldera
Con noches sin nubes, alturas de 10m, 50m y vientos de 2y6m/s
Altura de 10m con estabilidad atmosférica F para 2m/s y D para 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s y 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: FyD
Para las noches sin nubes con altura de 10m con estabilidad F la concentración es de 36,045ug/m3
a 2m/s y de 4,821ugm/m3 a 6m/s aunque la estabilidad atmosférica es determinante porque eleva
o disminuye las concentraciones de los contaminantes la velocidad de viento es un factor
fundamental en la dispersión del contaminante.
Altura de 50m con estabilidad atmosférica F para 2m/s y D para 6m/s
Valores Valores modificados
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 60m
Temperatura de los gases: 403°K
Velocidad del viento: 2m/s y 6m/s
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Estabilidad atmosférica: FyD
El comportamiento de los contaminantes con esto valores de estabilidad atmosférica y altura de
chimenea son prácticamente contrarios y para una noche muy estable los valores de
concentración son de 1,459 ug/m3 que aunque son bajas las concentraciones tienden a aumentar
con la distancia mientras que con 6m/s la concentración es de 2,764 ug/m pero esta disminuye
con la distancia sin embargo es más alta más cerca de la fuente de emisión.
CONCLUSION PARA EMISIONES DE NOx EN LA CALDERA
Analizando los datos obtenidos con cada grafica para cada estabilidad atmosférica con las alturas
de 10 y 50 metros el modelo de deserción de contaminante permite detectar que las variaciones
en la altura de la chimenea influye de manera directa en la concentración de contaminante a
medida que se aleja de la fuente de emisión; es decir que la concentración con menor carga
contaminante normalmente se presente con la mayor altura de la chimenea y la mayor
inestabilidad atmosférica con una velocidad del viento alta.
Pero no siempre se mantiene esa constante de altura puesto que en noches muy estables la
concentración con la máxima altura de la chimenea es mayor a medida que se aleja de la fuente
de emisión.
Electrodeposición SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
10m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Con altura de 10m/s y velocidad de 2m/s con atmosfera muy inestable la concentración es de
0,597ug/m3 a 3km para atmosfera medianamente estable la concentración es de 12,866ug/m3 es
una concentración alta pero el valor más elevado se encuentra con la estabilidad atmosférica de
mayor estabilidad de 25,153ug/m es muy elevada en comparación a las otras estabilidades
ELECTRODEPOSICIÓN SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
10m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 2m/s
Ancho de la chimenea: 1m
Emisión NOx: 1,54 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 403°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
La estabilidad atmosférica con esta velocidad cambia sus concentraciones muy poco pero en
proporción se mantienen altas con valores desde menos estables hasta mas estable de
1,285ug/m3, 4,784ug/m3, 4,784ug/m3 las dos últimas estabilidades dan valores similares.
Electrodeposición SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
20m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 20m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
El valor para estabilidades bajas 0,569ug/m3 y 8,531ug/m3 y para altas estabilidad es de
9,759ug/m3 igual características muy similares para el modelo anterior de 10m pero con
concentraciones mas bajas.
Electrodeposición SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
20m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 20m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
3,491 ug/m3 para las condiciones más inestables a los 3km un valor considerable para esta
velocidad del viento. 10,781ug/m3 para las dos estabilidades sobrantes esto debido a que son mas
estables que la primera y la deposición de SO2 es mayor.
Electrodeposición SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
50m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
0,533ug/m3 a 3km de la fuente de emisión pero este valor aumenta cuando se cambia a una
atmosfera más estable incrementando hasta 5,733 ug/m3 siendo este valor el más elevado de la
gráfica puesto que con una estabilidad más alta es la [] es de 0,981pero esta va ascendiendo con el
paso del tiempo
Electrodeposición SO2 con 1,4 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
50m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Esta grafica tiene el mismo comportamiento que las anteriores con menor altura pero la
concentración es mucho menor siendo las más elevada 2,72 con la menor estabilidad hasta 1,622
así como las otra estabilidad de más alto valor.
CONCLUSIONES PARA SO2
Así como el análisis del anterior contaminante en la caldera se mantiene la tendencia de que a
mayor altura de la chimenea y mayor velocidad es decir menor estabilidad atmosférica las
concentraciones las 10ug/m3. Aunque hay excepciones puesto que en ocasiones debido
posiblemente a inversión térmica o a arrastre de material los valores aumentan con la velocidad
del viento y la altura.
Los resultados con bajas alturas y bajas velocidades aumentan las concentraciones en la localidad
de estudio concluyendo con esto que es más factible una chimenea de buena altura por encima de
20m .
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
10m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
25,153 Con altura de 10m/s y velocidad de 2m/s con atmosfera muy inestable la concentración es
de 0,597ug/m3 a 3km para atmosfera medianamente estable la concentración es de 12,866ug/m3
es una concentración alta pero el valor más elevado se encuentra con la estabilidad atmosférica
de mayor estabilidad de 25,153ug/m es muy elevada en comparación a las otras estabilidades
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
10m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 10m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
La estabilidad atmosférica con esta velocidad cambia sus concentraciones muy poco pero en
proporción se mantienen altas con valores desde menos estables hasta mas estable de
1,285ug/m3, 4,784ug/m3, 4,784ug/m3 las dos últimas estabilidades dan valores similares
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
20m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 20m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
El valor para estabilidades bajas 0,569ug/m3 y 10,781ug/m3 y para altas estabilidad es de
11,847ug/m3 igual características muy similares para el modelo anterior de 10m pero con
concentraciones mas bajas.
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
20m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 20m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
1,191 ug/m3 para las condiciones más inestables a los 3km un valor considerable para esta
velocidad del viento. 4,13ug/m3 para las dos estabilidades sobrantes esto debido a que son mas
estables que la primera y la deposición de H2S04 es mayor.
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
50m, y vientos de 2m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
0,533ug/m3 a 3km de la fuente de emisión pero este valor aumenta cuando se cambia a una
atmosfera más estable incrementando hasta 6,422ug/m3 siendo este valor el más elevado de la
gráfica puesto que con una estabilidad más alta es la [] es de 0,981pero esta va ascendiendo con el
paso del tiempo
Electrodeposición H2SO4 con 1,8 m/s
Con radiación solar fuerte, débil, noches sin nubes y alturas de
50m, y vientos de 6m/s
Valores
Velocidad de los gases: 4m/s
Ancho de la chimenea: 2m
Emisión NOx: 1,4 g/s
Altura de chimenea: 50m
Temperatura de los gases: 323°K
Temperatura ambiente: 301°K
Presión: 1000 milibares
Altura de mezcla: 3000
Esta grafica tiene el mismo comportamiento que las anteriores con menor altura pero la
concentración es mucho menor siendo las más elevada 2,72 con la menor estabilidad hasta 1,622
así como las otra estabilidad de más alto valor.
CONCLUSIONES SO2 H2SO4 CON VARIACION DE ESTABILIDAD ADMOSFERICA
Para que haya una diferenciación de las concentraciones de contaminantes de los diferentes
efluentes. Cada contaminante a pesar de que difieren entre si la reta de emisiones son my
similares esto arroja comportamientos muy parecidos; pero si se comparan con el NOx estos
difieren en una proporción mayor puesto que el primero se liberaba al ambiente desde una
chimenea con un diámetro menor que los otros dos contaminantes.
Los parámetros más significativos para este análisis son la estabilidad atmosférica, la altura de la
chimenea y no menos importante la temperaturas de los gases puesto que la modificación de
dichos valores hace cambios trascendentales en el modelo de concentración de los
contaminantes.
Para la construcción de una planta metalúrgica a la distancia que se requiere en el problema de
aplicación sería más factible realizar una chimenea por encima de los 20m que son los valores mas
viables a los 3km en los cuales se analizó el problema.
La velocidad del viento también es un valor necesario para un mejor análisis de lo que ocurre con
el trasporte de los contaminantes. Concluyendo que a mayor velocidad los contaminantes se
distribuyen de mejor manera en el lugar.
El programa es muy limitado en algunos aspectos como la elección del suelo y otros factores
meteorológicos como la humedad debido a que son factores que podrían hacer cambios
importantes en la deposición de los contaminantes.