propuesta de proyecto aermod 2010

5/14/2018 Propuesta de Proyecto AERMOD 2010 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/propuesta-de-proyecto-aermod-2010 1/12

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

PROPUESTA DE PROYECTO

MODELAMIENTO ATMOSFÉRICO PARA LA DISPERSIÓN DEPM10 Y NOX MEDIANTE EL MODELO AERMOD SOBRE LA

AVENIDA LA MOLINA

EJECUTOR:RED UNIVERSITARIA AMBIENTAL

NODO UNALM

ASESORADO POR: DOCENTES DE LA UNALM

La Molina, Marzo 2010



2

Índice

1 Justificación .............................................................................................................. 3

2 OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS .............................................................. 3

2.1 Objetivo General............................................................................................... 3

2.2 Objetivo Específico .......................................................................................... 4

3 Revisión Bibliográfica .............................................................................................. 4

3.1 Contaminación atmosférica .............................................................................. 4

3.2 Efectos nocivos para la salud............................................................................ 4

3.3 Fuentes de contaminación del aire.................................................................... 5

3.4 Material Particulado menor a 10 μm ................................................................ 5

3.5 Óxidos de nitrógeno: NOx ................................................................................ 6

3.6 Factores de emisión .......................................................................................... 7

4 Materiales y métodos. ............................................................................................... 8

4.1 Materiales ......................................................................................................... 8

4.1.1 Definición del modelo y recolección de datos.......................................... 8

4.1.2 Información de data meteorológica .......................................................... 8

4.1.3 Emisión de corridas de prueba.................................................................. 94.1.4 Análisis de salida ...................................................................................... 9

4.1.5 Contrastación de cumplimiento con la norma .......................................... 9

4.1.6 Recursos Tecnológicos a emplear ............................................................ 9

4.1.7 Área de modelamiento .............................................................................. 9

4.2 Métodos .......................................................................................................... 10

5 Cronograma de Actividades ................................................................................... 10

6 Sobre los integrantes ............................................................................................... 117 Aspectos Económicos ............................................................................................. 11

8 Bibliografía ............................................................................................................. 12



3

MODELAMIENTO ATMOSFÉRICO PARA LA DISPERSIÓN DEPM10 Y NOX MEDIANTE EL MODELO AERMOD SOBRE LA

AVENIDA LA MOLINA

1 JUSTIFICACIÓNUn modelo de dispersión, como es el modelo AERMOD, es aquel que estima ladispersión de un contaminante proveniente una fuente hacia el ambiente en donde esafectada, esta se ve perturbada por las consecuencias negativas del contaminante sobrela salud y el ambiente. La estimación dada por el modelo AERMOD se ve realizadomediante cálculos matemáticos en donde interviene información meteorológica,inventario de emisiones de las fuentes y topografía de la zona que decidirán elcomportamiento de la dispersión del contaminante. De este modo se podrá estimar lacalidad del aire, que de acuerdo a los resultados de la concentración delcontaminante en el ambiente, se podrá establecer las estrategias de control sobre

las fuentes de emisión.

Al estimar la calidad del aire mediante el modelo AERMOD, podremos sabercómo afectan las emisiones de los contaminantes de los carros sobre la calidad delaire y por ende al ambiente del área aledaño. Al identificar el comportamientoespacial del contaminante podremos saber que ambientes serán los más afectados, conesto podremos saber que ambientes son los más afectados y otros los menosperjudicados.

La estimación de la calidad del aire podrá ser realizado mediante la estimación deemisiones de PM10 (material particulado menor a 10 μm) y NOx (óxidos de nitrógenos)

por medio de factores de emisión dados por el reporte AP-42 de la EPA (EnvironmentalProtection Agency) y la composición del tráfico vehicular para Lima y Callao dado porel estudio realizado del Comité del aire limpio para Lima y Callao. La informaciónmeteorológica de superficie provendrá del observatorio meteorológico Alexander VonHumboldt de la UNALM, la información de altura (cobertura de nubes y altura nubosa)provendrá de información dado por el proyecto GIOVANNI de la NASA. Con respectoa la topografía del lugar, la información será obtenida de la misión de exploracióntopográfica de la NASA llamado “Shuttle Radar Topografy Mission”. Finalmente se

contará el número de carros que circulen en la hora pico durante la semana, el cual seidentificará el día con más tráfico vehicular y la distancia recorrida será calculadamediante el programa Google Earth. De esta manera al ser procesado las variablesanteriormente mencionadas en el modelo, se podrá estimar la concentración espacialsobre la avenida la Molina.

2 OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS

2.1 Objetivo General

– Determinar la concentración espacial de los contaminantes (PM10 yNOx) mediante el modelo AERMOD.



4

2.2 Objetivo Específico

– Determinar el número de vehículos que circulan durante las horas picoen la semana sobre la avenida La Molina.

– Estimar las emisiones de contaminantes atmosféricos proveniente de losvehículos que circulan en la avenida la Molina por medio factores deemisión.

– Determinar la dispersión atmosférica de los contaminantes mediante eluso de la información meteorológica, topográfica y de emisiones.

3 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

3.1 Contaminación atmosférica

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

El nombre de la contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteracionesque tienen efectos perniciosos en los seres vivos y los elementos materiales, y no a otrasalteraciones inocuas. Los principales mecanismos de contaminación atmosférica sonlos procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias comoen automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido decarbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas

industrias emiten gases nocivos en sus procesos productivos,como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa.

La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados alfoco se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por lascaracterísticas del contaminante, se ve afectado el equilibrio general del planeta y zonasalejadas a las que contienen los focos emisores.

Se dice que una condición atmosférica, en la que existen sustancias con concentracionesmás altas que el fondo normal o que los niveles del ambiente, está contaminada si tieneefectos que se pueden medir sobre los humanos, animales, flora o materiales (por

ejemplo, la lluvia ácida sobre los edificios).

3.2 Efectos nocivos para la salud

Muchos estudios han demostrado enlaces entre la contaminación y los efectos para lasalud. Los aumentos en la contaminación del aire se han ligado a quebranto en lafunción pulmonar y aumentos en los ataques cardíacos. Niveles altos de contaminaciónatmosférica según el Índice de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambientalde los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) perjudican directamente apersonas que padecen asma y otros tipos de enfermedad pulmonar o cardíaca. Lacalidad general del aire ha mejorado en los últimos 20 años pero las zonas urbanas sonaún motivo de preocupación. Los ancianos y los niños son especialmente vulnerables alos efectos de la contaminación del aire.



5

El nivel de riesgo depende de varios factores: La cantidad de contaminación en el aire, La cantidad de aire que respiramos en un momento dado, La salud general.

Otras maneras menos directas en que las personas están expuestas a los contaminantesdel aire son:

El consumo de productos alimenticios contaminados con sustancias tóxicas delaire que se han depositado donde crecen,

Consumo de agua contaminada con sustancias del aire, Ingestión de suelo contaminado, Contacto con suelo, polvo o agua contaminados

3.3 Fuentes de contaminación del aire

Las principales fuentes de contaminación del aire son las fábricas, las termoeléctricas ylos vehículos en movimiento

La ciudad de México, según datos de la OMS, es la más contaminada y ocupa el 2dolugar de población en el mundo, sin embargo también otras grandes concentracionesurbanas han sido afectadas con altos índices de contaminación del aire.La contaminación atmosférica es causada por los productos de combustión de fuentesfijas como son o han sido, fábricas, centrales termoeléctricas, refinerías yestablecimientos dependientes de la grande y mediana industria, además de las fuentes

móviles, como los vehículos en movimiento. Unas y otras emiten contaminantesproducidos principalmente por la combustión de los productos derivados del petróleo.Los desechos orgánicos, las basuras y las materias fecales también son fuente decontaminación del aire, ya que favorecen el desarrollo de microorganismos patógenosque al ser transportados por el aire llegan a muchas personas.Otra fuente de contaminación es la del tabaco, ya que el humo contamina los ambientescerrados poniendo en riesgo la salud de los fumadores y de los no fumadores.

3.4 Material Particulado menor a 10 μm

Se denomina PM10 a pequeñas partículas sólidas o líquidas de polvo, cenizas, hollín,partículas metálicas, cemento ó polen, dispersas en la atmósfera, y cuyo diámetro varíaentre 2,5 y 10 µm (1 micrómetrocorresponde la milésima parte de 1 milímetro). Estánformadas principalmente por compuestos inorgánicos como silicatos y aluminatos,metales pesados entre otros, y material orgánico asociado a partículas de carbono(hollín).

Las fuentes son:

1. La contaminación generada por la combustión en los automóviles,2. La industria, construcción y comercio

3. Polvo resuspendido,4. Quema agrícola



6

Las partículas se categorizan según su tamaño, pueden tener cualquier forma y puedenser sólidas o gotas liquidas.Las partículas grandes miden entre 2.5 y 10 micrometros (de 25 a 100 veces másdelgados que un cabello humano).

Pequeñas: Las partículas pequeñas son menores a 2.5 micrometros (100veces másdelgadas que un cabello humano). Estas partículas son conocidas como PM 2.5

Nombre Tamaño

PM10 (partículas torácicas) <=10 μm

PM2.5 (Partículas Respirables) <=2.5 μm

PM1 <=1 μm

Ultrafinas (UFP or UP) <=0.1 μm

PM10-PM2.5 (Partículas ásperas) 2.5 μm - 10 μm

Con respecto a los efectos hacia la salud, las PM10 al ser inhaladas y al penetrar confacilidad al sistema respiratorio humano, causan efectos adversos a la salud de laspersonas relacionadas a la salud respiratoria. Este tipo de material particulado esconsiderado peligroso debido a que viaja más profundamente en los pulmones y porestar compuesta de elementos que son más tóxicos (como metales pesados ycompuestos orgánicos que causan cáncer).

Actualmente se considera que las partículas en suspensión son el problema

de contaminación ambiental más severo. Las PM10 están detrás denumerosas enfermedades respiratorias, problemas cardiovasculares, y cáncer depulmón. A largo plazo se ha estimado que la exposición a partículas en suspensiónpuede reducir la esperanza de vida entre varios meses y dos años. También al exponersea estas partículas conduce al incremento de uso de medicamentos y más visitasal medico. Los efectos a la salud pueden ser:

Tos y dificultad para respirar Agrava el asma Daño al pulmón (incluyendo la disminución de la función del pulmón y

enfermedades respiratorias de por vida) Muerte prematura en individuos con enfermedades existente del corazón y del

pulmón.

3.5 Óxidos de nitrógeno: NOx

Entre los óxidos del gas nitrógeno se incluyen:

NO – óxido nítricoNO2 – dióxido de nitrógenoNO3 – trióxido de nitrógeno

N2O – óxido nitrosoN2O5 – pentóxido de nitrógeno



7

Así como sus ácidos:

HNO2 – ácido nitrosoHNO3 – ácido nítrico

Los NOx se producen durante el quemado de combustibles fósiles: gasolina, carbón,madera y gas natural, El proceso de formación más habitual de estos compuestosinorgánicos es la combustión a altas temperaturas en el motor de los carros en presenciade oxígeno, por otro lado el NO2 puede reaccionar con compuestos orgánicos paraproducir nitrato de peroxiacetilo (NPA) o con hidrocarburos en presencia de radiaciónsolar.

Estos contaminantes pueden afectar la salud y el ambiente, causando problemasrespiratorios a las personas y provoca enfermedades en los pulmones y bronquios.

3.6 Factores de emisión

Se refiere a la cantidad promedio de un contaminante emitido por una industria, enrelación con la cantidad definida de material procesado. Expresión de la razón delcaudal en que se emite un contaminante del aire como resultado de una actividad,respecto del caudal de esa actividad. Por ejemplo: los kilogramos de dióxido de azufreemitidos por tonelada de acero producido.

Según la EPA, un factor de emisión (FE), es una estimación de la cantidad decontaminantes descargados como resultado de una actividad específica. Un FE relaciona

la emisión de un contaminante con uno o varios parámetros que representan el nivel deactividad del proceso.

El factor de emisión para una vía pavimentada tendrá que ser estimado según laecuación presentada por el reporte AP 42 de la EPA, de acuerdo a esto, se tiene que lasemisiones de material particulado asociadas al tráfico de los vehículos que transitan porvías pavimentadas, se calculan de acuerdo al siguiente factor de emisión (US.EPAReporte AP-42):

FE = K x (Sp/2)0,65 x (W/3)1,5 Donde:

FE = Factor de Emisión de partículas en (gr/km-vehículo)K = Constante (gr/VKT).Sp = Contenido de material fino (>75 µm) (g/m2),W = Peso Medio de los vehículo en toneladas.

Por otro lado existe el estudio realizado por el Comité de Gestión de la Iniciativa deAire Limpio para Lima y Callao, en la cual establece la siguiente composición delparque automotor para Lima y Callao:

Transporte público

Tipo de vehículo

Población que lo usa

# total Gasolina Diésel



8

Además el estudio ha determinado los siguientes factores de emisión:

Tipo de vehículo Tipo de combustible NOx PM10 SO2 unidades

Pass. car gas 3 --- 0.03 g/km.mes

Pass. car diesel 1.8 0.41 1.04 g/km.mes

LDV gas 3.58 --- 0.05 g/km.mes

LDV diesel 3.22 2.63 1.77 g/km.mes

Urban bus (Micro) diesel 15.38 2.16 5.15 g/km.mes

Urban bus (Omnibus) diesel 25.63 2.88 5.15 g/km.mes

HDV diesel 15.7 1.85 4.04 g/km.mes

4 MATERIALES Y MÉTODOS.

4.1 Materiales

4.1.1 Definición del modelo y recolección de datos.

Para este tipo de estudio se utilizará un modelo validado por la EPA (Agencia deProtección Ambiental) se recolectarán la información y datos correspondiente al área deemplazamiento de los vehículos que circulan sobre la avenida La Molina e informaciónmeteorológica. Se utilizará el modelo AERMOD para determinar la concentración dePM10 y NOx en la zona de estudio.

4.1.2 Información de data meteorológica

Para ello se requerirá solicitar datos de la estación meteorológica en resolución horariade un año de duración de las siguientes variables:

Velocidad del Viento (m/s)

Dirección del Viento (grados)

Temperatura del Bulbo Seco (ºC)

Presión Atmosférica de la estación (mb) Humedad Relativa (%)

Vehículos livianos (Ldvcrl) 59.91% 23.10% 76.90%

Microbuses 7.06% 13.00% 87.00%

Omnibuses 33.03% 2.30% 97.70%

Transporte privado

Tipo devehículo

Población que lo usa

Total Gasolina Diésel

Pass car 100.00% 83.90% 16.10%



9

Cobertura de Nubes en décimas (información de la NASA)

Altura de Tope de Nubes (Información de la NASA) (m)

4.1.3 Emisión de corridas de prueba

Tiene el objetivo de producir datos para medir el desempeño del modelo de dispersión.

4.1.4 Análisis de salida

Se obtendrán isolíneas de concentración de los parámetros a evaluar, así como puntos endonde se estima mayor concentración de los diferentes contaminantes (Punto máximode impacto -PMI) con la finalidad de identificar las zonas de mayor impacto por la

dispersión de contaminantes.

4.1.5 Contrastación de cumplimiento con la norma

Con los datos obtenidos se realizará contrastación de cumplimiento con el estándar decalidad del aire nacional e internacionales. Con la finalidad de comparar nuestrosresultados y evaluar el lugar con respecto al nivel de contaminación por PM10 y NOx.

4.1.6 Recursos Tecnológicos a emplear

Para ello se utilizará el programa de simulación de dispersión atmosférica, AERMOD, ysus preprocesadores (AERMET y AERMAP). Lo que nos permitirá saber la dispersiónde los contaminantes dentro del área de influencia.

4.1.7 Área de modelamiento

Fuente: Google Earth. Modificado por RUA NODO UNALM.



10

De acuerdo a la figura, la línea amarilla identifica la avenida la Molina, es sobre estaárea donde se realizará el modelamiento atmosférico. Su ubicación corresponde a laregión Lima, y comprende el distrito de La Molina.

4.2 Métodos

Primeramente, se determinará el flujo vehicular sobre la avenida La Molina durante lasemana con el objetivo de identificar el día con mayor tráfico.

Segundo, se determinará la longitud que recorrerán los vehículos, para ello se usará elprograma Google Earth.

Tercero, se estimarán las emisiones atmosféricas mediante la metodología de factores deemisiones dado por la EPA y el Comité de Iniciativa del Aire Limpio para Lima yCallao.

Cuarto, se recopilará información meteorológica procedente del observatorio AlexanderVon Humboldt de la UNALM. Así también se recopilará información relacionado a latopografía y meteorología de altura procedente de la NASA.

Quinto, finalmente se hará uso del modelo AERMOD, el modelo será utilizado dadaslas licencias que tiene la UNALM.

5 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Los integrantes de la RUA NODO UNALM se capacitarán con respectos a lossiguientes temas:

Fuentes de emisión, factores de emisión y tipos de contaminantes

atmosféricos. Fundamentos de la dispersión de contaminantes atmosféricos

Fundamentos de Meteorología para la dispersión de Contaminantes

Análisis e interpretación de datos meteorológicos

Fundamentos y características de los modelos de dispersión decontaminantes atmosféricos.

Usos y aplicaciones de los modelos de dispersión en el control de lacalidad del aire

Curso aplicativo para la estimación de la calidad del aire por fuentes deemisión mediante el modelo AERMOD.



11

Aplicación de los resultados obtenidos de la estimación de emisiones yestimación de la calidad del aire mediante el modelo AERMOD.

Informe final con los resultados obtenidos de la salida del modeloAERMOD.

Redacción del artículo científico y presentación a profesores del área decontaminación atmosférica y modelamiento para su evaluación.

Para el desarrollo del proyecto se sugiere el siguiente cronograma:

MES 1 2

# Actividad de la semana 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Conteo de vehículos

2Revisión de factores de emisión yestimación de emisiones

3

Recopilación y procesamiento de lainformación meteorológica desuperficie y de altura como detopografía

4Análisis de la data meteorológica yrealización del primer informe sobrelas condiciones atmosféricas

5Estimación de la dispersiónmediante el modelamiento en

AERMOD

6Análisis de los resultados yelaboración del informe

7Revisión del informe y exposición a

los miembros evaluadores

6 SOBRE LOS INTEGRANTES

Los integrantes que pueden participar en el proyecto serán miembros de laagrupación estudiantil Red Universitaria Ambiental Nodo UNALM, la cual losparticipantes que llevarán a cabo el proyecto tendrán que registrarse ante el jefede proyecto para que finalmente tengan derechos copyright.

7 ASPECTOS ECONÓMICOS

El proyecto será financiado por la Agrupación Red Universitaria AmbientalNodo UNALM.



12

8 BIBLIOGRAFÍA

AP 42, Quinta Edition, Volume I, Capítulo 13: Fuentes diversas, sección 13.2.1Caminos pavimentados.

Consulta en Internet: http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html

Gerard Kiely, Ingeniería Ambiental.

http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/index.html




propuesta de proyecto aermod 2010

Documents