Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008 Mdulo: Contaminacin Atmosfrica APLICACIN PRCTICA DEL MODELO DE DISPERSIN DE CONTAMINANTES ATMOSFRICOS ISCST3 Autor: Agustn Torres J erez Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 2 de 35ndice 1.MODELOS DE DISPERSIN DE CONTAMINANTES ATMOSFRICOS.................................................... 3 1.1TIPOS DE MODELOS ........................................................................................................................... 3 1.2COMPONENTES DE UN MODELO DE CALIDAD DEL AIRE: ........................................................... 8 1.3APLICACIN DE MODELOS ............................................................................................................... 9 1.4REFERENCIAS.................................................................................................................................... 11 2.APLICACIN PRCTICA DEL MODELO ISCT3....................................................................................... 13 2.1DEFINICIN DE LOS OBJETIVOS .................................................................................................... 14 2.2ESTRUCTURA DEL PROCESO DE MODELADO.............................................................................. 16 2.3RECOPILACIN DE INFORMACIN................................................................................................ 17 2.3.1Informacin de las emisiones y datos de la instalacin............................................................... 18 2.3.2Informacin meteorolgica ......................................................................................................... 18 2.3.3Informacin del terreno............................................................................................................... 19 2.3.4Informacin de los receptores sensibles...................................................................................... 19 2.4PRE-PROCESADO DE INFORMACIN............................................................................................. 20 2.4.1Procesado de los datos meteorolgicos....................................................................................... 20 2.4.2Procesado de los datos de emisin de las instalaciones.............................................................. 25 2.4.3Procesado de los datos del terreno y receptores ......................................................................... 26 2.5DEFINICIN DE CRITERIOS DE MODELIZACIN......................................................................... 26 2.6EJECUCIN DEL MODELO............................................................................................................... 31 2.7ANLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS........................................................................................ 34 Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 3 de 351.MODELOS DE DISPERSIN DE CONTAMINANTES ATMOSFRICOS La dispersin de contaminantes atmosfricos es un proceso complejo para cuya evaluacin es necesaria la aplicacin de modelos. Los fenmenos que se desarrollan en la atmsfera no soncontrolables,nireproduciblescompletamenteenlaboratorio.Porestemotivolos modelos de dispersin de contaminantes son herramienta imprescindible en el estudio de la contaminacin atmosfrica Las ltimas directivas europeas relativas a la calidad del aire plantean un enfoque nuevo en la evaluacin de la contaminacin atmosfrica, dando un importante uso a las tcnicas de modelizacin. En la Directiva 62/1996 sobre la evaluacin y gestin de la calidad del aire ambiente, se refiere a ests tcnicas de estimacin para su empleo de forma complementaria a las medidas que se realizan. 1.1TIPOS DE MODELOS Los modelos que describen la dispersin y transporte de contaminantes atmosfricos pueden ser diferenciados por distintos campos 1.- Tipo bsico de modelos existentes ofsicos: como representaciones a pequea escala, como puede ser una replica de una determinada rea y el empleo de un tnel de viento; omatemticos: basados en sistemas conceptuales y principios fsico-qumicos. A su vezdentrodeestosmodelossepuedendistinguirdosgrupos,losmodelos determinsticos basados en ecuaciones matemticas (principalmente la ecuacin de adveccin-difusinquerepresentalosprocesosatmosfricos)ylosmodelos empricos, basados en relaciones estadsticas y empricas entre los datos relativos a la contaminacin (tanto los datos de emisin de la fuente como los de calidad del aire) y otras variables que puedan tener influencia sobre ellas. 2.- Escala espacial de aplicacin ostreet canyon: estiman las concentraciones a nivel de calle, teniendo en cuenta las influencias derivadas de los edificios. Se trabaja en dominios espaciales de clculo inferiores a 1 km (microescala) oescalalocal,eldominiohabitualesdeunospocos kilmetroshastadistanciasde unos 20 km de las fuentes emisoras. olocal a regional, de aplicacin a problemas de calidad del aire referidos al ozono, donde las reacciones fotoqumicas entre compuestos orgnicos voltiles y xidos de nitrgenotienegranimportancia.Eldominioespacialdeestudiopuedeestar definido entre 20 y 500 km. oregionalacontinental(escalasinptica),enestaescalasondeimportancialos Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 4 de 35fenmenos meteorolgicos de gran escala oglobal,simulaneltransportedecontaminantesentodalaatmsferaterrestre.Se suele aplicar a estudios relativos de efecto invernadero, destruccin de la capa de ozono,.. 3.- Escala temporal omodelosepisdicos(shortterm),cubrenperodostemporalesdesdeunahoraa variosdas.Suobjetivoespredecirsituacionesdecontaminacinatmosfrica debidas a situaciones meteorolgicas adversas. omodelos climatolgicos (long term), perodos de uno o varios aos con objeto de estudiar la contaminacin promedio en una zona. Estos estn asociados al tipo de modelo meteorolgico: oModelos meteorolgicos de pronstico, proporcionan una prediccin de la evolucin de la atmsfera a partir de unas condiciones iniciales y de contorno y son por tanto modelos de mayor complejidad. oModelosmeteorolgicosdediagnstico,proporcionanundiagnsticodelas condicionespresentesencadainstanteapartirdedatosregistradosenestaciones meteorolgicas.Losresultadosdeestosmodelossoncamposdediferentes parmetros meteorolgicosobtenidos a partir de interpolaciones y/o extrapolaciones de las medidas meteorolgicas disponibles 4.- Segn el tratamiento de las ecuaciones de transporte omodelos gaussianos, es el ms comn de los modelos de contaminacin atmosfrica. Este modelo asume que la distribucin de la concentracin de contaminantes dentro de la pluma tiene una distribucin gaussiana omodelos eulerianosomodelos lagrangianos omodelosdereceptores:encontrasteconlosmodelosdedispersin,losmodelos receptor comienzan con la observacin de las concentraciones que llegan al receptor para posteriormente definir las fuentes que las provocan. 5.- Segn el tratamiento de distintos procesos omodelosqumicosofotoqumicos:incluyenmdulosparaelclculodelas transformaciones qumicas. Estos mdulos incluyen desde las reacciones qumicas Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

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Dado el amplio uso de los modelos de dispersin de contaminantes atmosfricos empleados y las discrepancias entre ellos, la Unin Europea, a travs de la Agencia de Medio Ambiente (EEA - European Environment Agency), a puesto en marcha una iniciativa para armonizar el empleodeestosmodelosconusosregulatorios.Trasunosprocesosexhaustivosde evaluacin la EEA desarrollo una base de datos a travs del European Tepic Centre on Air and Climate Change. Esta base de datos conocida como Sistema de Documentacin de Modelos (MDS Modelo Documentation System), recoge estos modelos oficiales de uso recomendable para distintas aplicaciones, y puede ser consultada a travs de internet, incluyendo descripciones breves y extensas de los distintos modelos incluidos. En la siguiente tabla se incluye la clasificacin de los modelos de contaminacin atmosfrica Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 6 de 35recogidos en el MDS de la Agencia Europea de Medio Ambiente. Nombre del modelo Escala de dispersin del fenmeno Categora del modelo Mdulo qumico 2-D OSLOglobal2D-Eulerians 3-D OSLOglobal3D-Eulerians AUSTAL 86localGaussianno CALGRIDlocal a regional3D-Eulerians Cambridge modelglobal2D-Eulerians CARlocalSemi-empiricalno CAR-FMIlocalGaussians CITlocal a regional3D-Eulerians CONTILINKlocalGaussianno CTDMPLUSlocalGaussianno CTMKglobal3D-Eulerians DISPERSIONlocal a regionalSemi-empiricalno DMUregional a continental2D-Eulerians DRAISlocal a regional3D-Eulerians ECHAMglobal3D-Eulerians EKMA/OZIPM4local a regionalChemicals EMEP/MSC-Eglobal2D-Eulerians EMEP/MSC-E/ acid deposition regional a continental2 layer Eulerians EMEP/MSC-Wglobal3D-Eulerians EMEP/MSC-W/ photochemistryregional a continental2D-Lagrangians EMEP/MSC-W/ acid rainregional a continental2D-Lagrangians EMEP/MSC-W/ sulphur regional a continental3D-Eulerians EPISODElocal a regional3 layer Eulerians EURADregional a continental3D-Eulerians Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

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: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 8 de 35Nombre del modelo Escala de dispersin del fenmeno Categora del modelo Mdulo qumico TVMlocal a regional3D-Eulerianno UAMlocal a regional3D-Eulerians UDM-FMIlocal a regional3D-Eulerianno UiBregional a continental2D-Eulerians UiB modelglobal2D-Eulerians UK photochemical modelregional a continental2 layer Lagrangians UK-ADMSlocalGaussianno 1.2COMPONENTES DE UN MODELO DE CALIDAD DEL AIRE: Modelo de emisiones. En la mayora de las ocasiones la informacin de la intensidad con la queseestemitiendoelcontaminanteseobtienedemedidasdirectas,peroenotras ocasioneshayqueprocederalempleodeestimacindedatosmediantelaaplicacinde factores de emisin o modelos de emisin. Modelo meteorolgico. Son los modelos que estiman los campos de vientos y otras variables meteorolgicasqueaportanlainformacinsobreeltransportedeloscontaminantesyel estadoturbulentodelaatmsferaycomoestasvariablesafectanaladispersinde contaminantes.Sebasanenlasecuacionesfundamentalesdeladinmica,gasesideales, conservacin de masa, momento lineal y energa. Modelo fotoqumico. Estos modelos incorporan las ecuaciones de transformacin qumicas implicadas en la aparicin de los contaminantes secundarios como el ozono troposfrico, en funcin de diversos parmetros como la concentracin de otros compuestos catalizadores de lareaccinovariablesmeteorolgicasespecficas.Sontambindeaplicacinala contaminacin cida Modelodedeposicin.Medianteecuacionesyparametrizacionesespecficasaportanla informacindecuando,cuanto ydondeloscontaminantesemitidossoneliminadosdela atmsfera. Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 9 de 351.3APLICACIN DE MODELOS No slo son de aplicacin en el mbito de estudio cientfico sino que tambin son de gran utilidadenelapoyoalagestindelacalidaddelaire.Lanormativaactualrecogela aplicacin de modelos para evaluar el estado de la calidad del aire, tal y como se recoge en los prximos apartados. Losmodelosdedifusinatmosfricasonherramientasimprescindiblesparaabordar diferentes problemas relacionados con los procesos de evaluacin ambiental incluyndose como instrumentos en los siguientes tipos de estudios: 1.EnlosEstudiosdeImpactoAmbientaldeinstalacionesindustrialesdondela contaminacin atmosfrica es originada por uno o varios focos de carcter puntual, lineal o superficial existentes o previstos, de tal manera que se evale el impacto existente y se definan distintas alternativas para identificar la de menor impacto.2.Optimizacindealturasdechimeneasparagrandesymedianasinstalaciones industriales.Enlaactualidadladefinicindelaalturadechimeneaseestablece legalmente en la Orden de 18 de octubre de 1976. Los modelos de contaminacin atmosfricasirvenenestecasodeherramientasdecontrasteycorreccindelas alturas tericas determinadas mediante las ecuaciones recogidas en esta normativa. 3.Estudios de operacionespre-operacionales o estudios de contaminacin de fondo. Estosestudiossondeaplicacindeformapreviaalainstalacindelasnuevas industrias,sibienparalaaplicacindelosmismoshayquedisponerdetodala informacindelentornoexistente.Suelenrealizarsedeformaprcticamediante mediciones reales. 4.Modelos urbanos de difusin, son de aplicacin para la definicin de las condiciones de capacidad de carga de un centro urbano en la implantacin de nuevos polgonos industriales o implantacin de industrias aisladas, determinando la afeccin de las mismasalaimplantacin.Tambindebendeserdeaplicacinenelsentido contrario, para la urbanizacin de nuevas reas prximas a instalaciones industriales. Este tipo de aplicaciones de los modelos est relacionada con la planificacin urbana e industrial (escala regional, local y nacional).5.Diseoderedesdecalidaddeaire.Unareddevigilanciadelacontaminacin atmosfricatienecomomisinanalizarentiemporeallaconcentracinde contaminantes en la atmsfera. Para dimensionar y localizar las estaciones de la red de vigilancia deben tenerse en cuenta muchos aspectos entre los que se encuentran la poblacin y la contaminacin a la que sta est expuesta. Para adecuar su ubicacin pueden emplearse modelos de difusin. Asimismo, en las redes de calidad del aire que se encuentran ya en funcionamiento, se emplean como complemento, ya que permiten dar estimaciones de calidad del aire en zonas no cubiertas porestaciones de medida. 6.PrediccionesdeContaminacinPotencial.ProgramasdePrevencin.Estetipode modelizaciones se realizan en complejos sistemas informticos en tiempo real, de tal maneraquesepuedainformaralapoblacindeeventosdecontaminacin episdicos. Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 10 de 357.Estudios epidemiolgicos, estudios de relacin entre niveles de contaminantes en la atmsferayelnmerodemuertesyhospitalizacionesdebidosaafecciones pulmonares. 8.Apoyo a la elaboracin de legislacin y reglamentacin para mejorar la calidad del aire, incidiendo sobre la limitacin de las emisiones de contaminantes. 9.Gestindeemergenciasporcontaminacinurbanaeindustrialoporescapes accidentalesdematerialtxicooradiactivoquepuedenprovocarepisodiosde contaminacinaguda.Estasaplicacionesserealizanconmodelosespecficos desarrollado para su aplicacin con gases densos o radiactivos. Independientementedelempleodelosmodelosparaabordarlosdiferentesproblemas planteados anteriormente, de forma general los tipos de estudios pueden estar relacionados con los siguientes contaminantes. oEstudios de calidad del aire urbano [PM10; CO; NOx; SO2] oEstudios de ozono troposfrico (modelos fotoqumicos) [CO; COVs; NOx] oEstudios de lluvia cida [NH3; NOx; SO2] oEstudio de contaminantes relacionados con cambio climtico [CO2; CH4; N2O] oEstudios de contaminantes relacionados con eutrofizacin de las aguas (superficiales y subterrneas) [NH3; NOx] En funcin del tipo de estudio a realizar el fenmeno de la dispersin se corresponder con una escala distinta. (segn EEA) Escala del fenmeno de dispersin Tipo de estudio GlobalRegional a conti-nental Local a regionalLocal Cambio climticoXDepleccin de capa de ozonoXX Ozono troposfrico X Acidificacin X Eutrofizacin X Smog fotoqumico XXContaminantes txicos XXX Calidad del aire urbanoXContaminantes industrialesXX Emergencias nucleares XXX Emergencias qumicas XXX Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 11 de 351.4REFERENCIAS Algunasdelasmltiplesreferenciasquesepuedenencontrareninternetserecogena continuacin. http://www.epa.gov/scram001/aqmindex.htm U.S. EPA Model s REGULATORY MODELS http://air-cli-mate.eionet.europa.eu/databases/MDS/index_html European Topic Centre on Air and Climate Change MDS - Model Documentation System http://airsite.unc.edu/home.html http://www.camx.com/index.php http://www.weblakes.com/lakeepa3.html http://directory.google.com/Top/Science/Environ-ment/Air_Quality/Air_Dispersion_Modeling/ http://www.etsimo.uniovi.es/gma/enlaces.htm http://www.mmm.ucar.edu/mm5/mm5-home.html Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 12 de 35http://www.arb.ca.gov/html/soft.htm#modeling Gobierno California http://www.nssl.noaa.gov/projects/pacs/html_files/new_links.html Sitios sobre Meteorologa, datos y salidas de modelos http://artico.lma.fi.upm.es/ GRUPO DE MODELOS Y SOFTWARE PARA EL MEDIO AMBIENTE FACULTAD DE INFORMATICA, UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID http://www.uamv.com/index.htm Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

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: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 14 de 35El modelo se basa en la ecuacin Gaussiana en estado estacionario aplicada al penacho, y permitemodelar:lachimeneacomounafuentepuntual;emisionesqueexperimentenlos efectosaerodinmicosvientoabajodebidoaconstruccionescercanas;fuentesaisladas; fuentes mltiples; pilas de acopio; cintas transportadoras; etc. El modelo ISCST3 acepta registros de datos meteorolgicos horarios para la definicin de condiciones en cuanto a: oElevacin del penacho;oTransporte de contaminantes;oDifusin de contaminantes, yoDeposicin de contaminantes. Este modelo estima el valor de la concentracin o deposicin ambiental del contaminante, segnlasfuentesylosreceptoresdefinidos,paracadahoradedatosmeteorolgicos ingresados, calculando promedios seleccionados por el usuario. En cuanto a la deposicin, el modelo permite estimar, ya sea el flujo de deposicin seca, hmeda o el flujo de deposicin total. Este ltimo corresponde a la suma de los flujos de deposicin seca y hmeda para la ubicacin de un receptor en particular. Es un modelo contrastado y validado por la EPA 2.1DEFINICIN DE LOS OBJETIVOS Previamente a la ejecucin del modelo hay que definir de forma clara y concisa los objetivos del trabajo, definiendo la finalidad del estudio que se pretende realizar, el tipo de parmetros amodelizar,lasfuentesaconsiderar,lanormativadereferenciaatenerencuentapara valorar los resultados obtenidos. Al definir lo objetivos del estudio no hay que perder de vista las limitaciones del modelo que vamosaemplear,pudiendoonoconsiderardeterminadosparmetrosprimarioso secundarios,siesdeaplicacinunmduloqumico,elmbitodelestudioquedefinela escala espacial de trabajo, el tipo de datos meteorolgicos que requiere cada modelo y su disponibilidad, etc. Previamente a definir los objetivos de este estudio el marco inicial en el que se trabaja es el siguiente: oProceso industrial en una instalacin de gran tamao dedicada a la recuperacin de metales oEn la actualidad dispone de distintas lneas de proceso con un nmero de focos de Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 15 de 35emisin importante. Esto supone unos costes amplios en mantenimiento, depuracin y control de la emisin de contaminantes. oSeencuentraubicadaenunpolgonoindustrialalejadadencleosurbanos importantes, pero con zonas de proteccin especial de ecosistemas cercanos y algn ncleo de poblacin menor cercano. oTiene un funcionamiento continuado de 24 horas al da durante todo el ao. oFocos actuales de emisin (25) oLa altura terica de la chimenea es de 22,7 metros oLoscontaminantesprincipalesqueemitelaempresaenmayoromenor concentracin en los distintos focos de los procesos industriales son SOx, CO, NOx y partculas en suspensin En este caso hipotticolos objetivos del estudio son los siguientes: Ladireccindelaempresaadecididoestudiarlaviabilidadtcnica,econmicay medioambiental de unificar la emisin de todos los focos contaminantes en un nico foco de emisin de los gases. Con este objetivo se pretende optimizar los costes que en la actualidad se dedican al control de las emisiones atmosfricas tal y como establece la normativa legal espaola actual, que se suman a las medidas de depuracin de los contaminantes de los gases emitidos y el mantenimiento de las instalaciones actuales. Por lo tanto, la modelizacin tiene como objetivos verificar los niveles de calidad del aire para los contaminantes SOx, CO, NOx y partculas en suspensin, con las caractersticas previstas del nuevo foco de emisin que canalizar los gases emitidos por cada uno de los focos existentes en la actualidad. Para determinar la altura de este nico foco, que englobar las emisiones de los focos de todos los procesos industriales de la instalacin, se realiz el clculo terico de la altura de la chimenea con los requisitos establecidos en el Anexo II de la Orden de 18 de octubre de 1976.Laalturafinaldediseovendrdeterminadaademsporlosrequerimientosde ingeniera y los resultados de calidad del aire modelados. La ingeniera que realiza el estudio de unificacin de los focos propone una altura de 65 metros, que cumpliraa priori con los requisitos exclusivamente tcnicos de diseo de la instalacin. Adicionalmente, en el caso de que se estimen incumplimientos de los objetivos de calidad del aire para los parmetros modelizados, segn las condiciones de diseo de la altura de la chimenea,sedeterminarelvalorptimoen elcualnosedeningunasuperacindelos lmites de referencia. Lafuturaubicacindelnuevofocodeemisin,seencuentraaisladadelosedificios cercanos, no vindose afectada la pluma de gases que emita afectada por su presencia, por lo tanto en el estudio no se tendr en cuenta el efecto de downwash. Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 16 de 35 Dadaelanlisislocalquesepretenderealizardelestudio,nosevanatenerencuenta coeficientesdedecaimientonidevidamediadeloscontaminantes,nielefectodela deposicin hmeda o seca. A modo de ejemplo, en el siguiente esquema, se dispone la variabilidad espacial y temporal de los constituyentes atmosfricos (Brasseur et al., 2003). 2.2ESTRUCTURA DEL PROCESO DE MODELADO Laaplicacindeunmodelodedifusintienecomoobjetolaintegracinentreaquellos elementosqueincidenenlacalidaddelaire,comosonloscondicionantesatmosfricos, localizacin de los focos e intensidad de los mismos, situacin de los receptores, influencia de la topografa, orografa, etc. La estructura conceptual del modelo ISCST3 que vamos a aplicar dentro de las hiptesis de trabajo definida, se recoge en el siguiente esquema. Hay que destacar que en este caso, el procesodemodeladoseriterativo,incorporandoademsenelesquemalasfaseso posibilidades de actuacin sobre las fuentes de datos que el industrial puede modificar. Estasmodificacionespuedenirreferidasalaaplicacindep.e.lasmejorestcnicas disponibles (MTDs) para la depuracin de los gases contaminantes, lo que conllevara una reduccin de los ratios de emisin de los contaminantes, o una nueva definicin del foco emisor, p.e.con el incremento de laaltura o con lamejora del impulso termoconvectivo resultante, no incluyendo algn foco de gases a temperatura ambiente, lo que incrementara la temperatura de los gases y por lo tanto su difusin. Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 17 de 35 Independientemente de esta estructura conceptual del modelo, el esquema de trabajo debe ser sistemticoyordenadodebiendoabordarlastareasdeformasecuencial.Elesquemade trabajo para la aplicacin del modelo podra determinarse como sigue: 2.3RECOPILACIN DE INFORMACIN La fiabilidad de un modelo est directamente relacionada con el origen y fiabilidad de los Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 18 de 35datos que se posea, siendo fundamental que la informacin meteorolgica est sustentada por el conocimiento de series suficientemente extensas y detalladas, de los diferentes parmetros climticos. 2.3.1Informacin de las emisiones y datos de la instalacin. Toda la informacin debe ser requerida al promotor de la instalacin, de tal forma que se trabajeconlosdatostcnicosmsajustados,biendeducidosparacasodeinstalaciones nuevas por las capacidades del diseo, bien procedentes de mediciones reales. Los datos mnimos necesarios para la ejecucin del modelo por cada uno de los focos que se quieran modelizar son los siguientes: oAltura de la chimenea (metros) oDimetro interior de la chimenea (en metros) oCaudal de salida de los gases (Nm3/h) o ovelocidad de salida de los gases (m/s) oTemperatura de salida de los gases (K) oUbicacin de la chimenea (coordenadas UTMX y UTMY) oAltura de la base de la chimenea (m.s.n.m.) oRatio de emisin de los contaminantes que se quieren modelizar (g/s) 2.3.2Informacin meteorolgica Paralautilizacindeestosmodelosesnecesariodisponerdeinformacinmeteorolgica horaria, adecuadamente consistida, durante un perodo suficientemente representativo. En este caso prctico, la modelizacin se realiza a partir de los datos horarios del ao 2005 de radiacin, temperatura, direccin y velocidad del viento. Toda esta informacin se solicita al Instituto Nacional de Meteorologa (INM), especificando los datos meteorolgicos que se requieren, el formato (electrnico), su presentacin (datos horarios)yespecificandolaestacinmeteorolgicadelaqueserequierenlosdatosyel periodo.Paralaaplicacindelmodeloenestaprcticalosdatosrequeridosfueronlos siguientes: oTemperatura horaria (dcimas de C) oVelocidad del viento (Km/h) oDireccin del viento (decenas de grado) oRadiacin global horaria (10kJ /m2) Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 19 de 35Enocasionestodalainformacinnoestdisponibleenlaestacinmeteorolgicams cercana, o incluida en dominio de estudio, por lo que hay disponer de los datos de otras estaciones lo ms prximas posibles. Esta informacin debe quedar reflejada en los informes de resultados que se emitan. 2.3.3Informacin del terreno Paralaobtencindelainformacin referente al terreno de este caso prctico, sehapartidodeunmodelodigitaldel terreno con una extensin de 50x50 Km y una resolucin de 100 metros, ubicando la instalacin en el centro del cuadrado. La precisin altitudinal es de 16 metros al 90% de probabilidad (19 metros al 95%suponiendonormalidad)yla planimtricade60metrosal90%de probabilidad( 68metrossuponiendo binormalidad),loquesuponequeestos mapassonadecuadosparaescalas 1:350.000bajolasrecomendaciones cartogrficasdelIGNespaol(aescala 1/350.000, precisin planimtrica al 95% de 70 metros y altitudinal en las curvas de nivel, de 33 metros al 95%). La informacin del terreno puede ser obtenida de distintas fuentes, bien por digitalizacin de cartografadelreadeestudio,bienporsolicituddedatosdearchivosxyzalInstituto Geogrfico Nacional, o mediante cartografa vectorial existente y que pueda disponerse para el trabajo. Dependiendodelorigendelainformacinylaresolucinquedefinaesteorigen,los resultadosdelmodelosernmsomenosdetalladosyajustados,sibien,unamayor resolucin de datos ralentizar el proceso de ejecucin del modelo. 2.3.4Informacin de los receptores sensibles Sedeberealizarunarecopilacindetodoslosreceptoressensiblesalacontaminacin atmosfrica,conlosqueposteriormenteenbasealoscriterioslegalesestablecidosenla normativasepuedanaportarcriteriosdeincumplimientodelosvaloreslmites.Enestos receptores sensibles habr que tener en cuenta de inicio todos aquellos para los que en la normativa vigente se establezcan criterios de proteccin. En la actualidad los criterios de proteccin en la normativa se establecen para: 1.la salud humana, por lo que se tendrn en cuenta todos los ncleos de poblacin que Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 20 de 35se encuentren en la zona de estudio. 2.Lavegetacin,porloqueserevisarntodaslaszonasdeespecialproteccin relacionadas con la flora existentes en el rea de estudio (LIC) 3.Ylosecosistemas,incluyendotambinotrasreasnaturalesprotegidas(LIC, ZEPAS y otras zonas naturales protegidas) 2.4PRE-PROCESADO DE INFORMACIN Una vez recabados los datos necesarios de todos los medios implicados, se debe realizar una adecuacin y procesado de la informacin para su adaptacin al modelo, teniendo en cuenta los formatos de entrada de datos a la aplicacin y las unidades deexpresin. 2.4.1Procesado de los datos meteorolgicos El procesado de la informacin meteorolgica recopilada debe finalizar con la obtencin del archivometeorolgicodeentradaalmodelo.met.EstearchivoenformatoASCIdebe disponerdeunaestructuraespecfica,ydebecontenertodalainformacinmnima (remarcada en rojo) que el modelo ISCST3 requiere para su correcta ejecucin. El resto de informacin del archivo debe completarse para modelizar adems las opciones Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 21 de 35de deposicin seca y hmeda de los contaminantes, que no sern objeto de esta prctica

Paraobtenerlaestructuradeestearchivoesprecisotratarlosdatosbsicosdevariables meteorolgicasrecopiladosdelINM,convirtiendolasunidadesalasrequeridasporel modelo,obteniendootrosparmetroscomolascategorasdeestabilidadatmosfricade Pasquill Gifford y la altura de la capa de mezcla, y tratando los casos especficos de datos. Deiniciohayqueobservarlasunidadesenlasqueseregistranlosdatosenlaestacin meteorolgica y las unidades que requiere el modelo y realizar la conversin. En la siguiente tabla se recogen algunas de las conversiones a realizar. ParmetroDATOS INM ARCHIVO MET u Otros CONVERSIN TemperaturaCKC+273 Velocidad vientoKm/hm/s Direccin del viento Decenas de grado Grados (como vector de flujo) Radiacin global horaria10kJ/m2W/m2 1 KJh/m2 = 0,27777778 W/m2 Hay que cambiar la el nmero que define las 12 a.m., es 24 horas no 0 horas. El modelo ISCST-3 no permite introducir valores de velocidad del viento superiores a 30 m/s. Por este motivo hay que evaluar en cuantos datos horarios se registra esta incidencia a lo largo del perodo, y tomar una decisin sobre su tratamiento, pudiendo sustituirse por la velocidad registrada por el mximo admitido por el modelo. Por otro lado, se pueden dar registros en los que la variabilidad de la direccin del viento no ha permitido establecer un rumbo fijo (remarcados con 99 en la tabla de datos del INM). Para estos casos, tambin se debe evaluar el nmero de ocasiones en las que se sucede y realizar una valoracin, adoptando un criterio para su solucin, como por ejemplo asignar un valor medio de los vientos del da o de esa hora en el resto de los das del mes. Finalmentesedebenobtenerotrosparmetrosdeturbulenciadelaatmsferaquese caracteriza en base a un parmetro que se denomina clase de estabilidad, que es funcin de la turbulencia trmica y de la turbulencia mecnica. Paraladeterminacindelaclasedeestabilidadexistendiversosmtodos:elmtodode Turner (Turner,1964), Radiacin solar/Delta-T (USEPA,1994) basado en la radiacin solar, E(USEPA,2000),basadoenladesviacindelngulodeelevacindeladireccindel viento,yA(USEPA,2000)quesebasaenelanlisisdedesviacindeladireccin horizontal del viento. A la vista de los datos disponibles se ha utilizado el mtodo conocido como Turner. El mtodo empleado para la estimacin de las clases de estabilidad para este caso prctico, Master en Ingeniera y Gestin Medioambiental 2007/2008

: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos).Documentacin elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproduccin total o parcial sin autorizacin escrita deEOI. Pgina 22 de 35partiendodelosdatosderadiacinsolarydelavelocidaddelvientoobtenidosenlas estaciones meteorolgicas es una variacin del desarrollado por Panofsky y Dutton (1984). Sedefineinicialmentelaclasedeinsolacin,partiendodelosdatosderadiacinsolar medidos por el radimetro de la estacin meteorolgica. RADIACIN SOLAR (W/m2)INSOLACINCLASE DE INSOLACIN R >917.10FUERTE4 567.95