Trabajo de Maquinaria Industrial

[Escriba el título del documento] AGRADECIMIENTO

 A nuestros guías guías que son son nuestros maestros maestros por inculcarnos inculcarnos y encaminarnos en el camino del saber y de la investigación.

 A nuestros nuestros compañeros, compañeros, en especial especial a nuestros nuestros compañeros compañeros del curso de MAQUINARIA INDUSTRIAL II, quienes de una manera u otra nos acompañan en nuestra formación académica y moral.

 A nuestra casa de estudios estudios y muy en en especial a nuestra nuestra facultad facultad de ingeniería Mecánica eléctrica por permitirnos estar presente en el desarrollo curricular, que nos servirá de mucho posteriormente en el campo profesional y laboral 

MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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[Escriba el título del documento] INDICE INTRODUCCIÓN 1. MODELAMIENTO DE DISPERSANTES-CURVA DE GAUSS 1.1. Tipos de Modelos a) Gaussianos: 2. MODELOS PARA ESTIMAR LA CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS.a) Definición 2.1. Aplicaciones de la modelación de dispersión dispersión de contaminantes contaminantes 2.2. Clasificación de modelos modelos para estimar concentración concentración de contaminantes contaminantes 3. MODELOS DE DISPERSIÓN 3.1.

MODELO DE DISPERSIÓN GAUSSIANO

3.1.1. Formulación matemática 3.1.2. Cálculo de la elevación de la pluma 3.1.3. Aplicación para varias fuentes puntuales

4. LA ECUACIÓN GENERAL DEL MODELO DE GAUSS PARA LA MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN EN CUALQUIER PUNTO (FÓRMULA DE SUTTON):

4.1.

Cálculo de "u" velocidad del viento en la boca de la chimenea:

4.2.

Cálculo de "H". Altura efectiva de la chimenea.

5. BIBLIOGRAFIA Y LINCONOGRAFIA.MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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INTRODUCCIÓN La modelización del transporte de contaminantes sirve para la determinación de la variación de la concentración de un determinado contaminante en el espacio y en el tiempo. De esta manera, podremos estimar ciertos parámetros de emisión desde una fuente fija para mantener los límites indicados por la legislación en las zonas circundantes al foco emisor cuando se diseña una chimenea industrial, en la planificación del territorio, etc. Existen varios tipos de modelos y paquetes de software destinados a la estudiar la evolución de los contaminantes en la atmósfera.

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MODELAMIENTO DE DISPERSANTES-CURVA DE GAUSS 1. MODELAMIENTO DE DISPERSANTES-CURVA DE GAUSS

1.1.

Tipos de Modelos

La agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) agrupa a los modelos de calidad de aire (o de difusión) en las siguientes categorías: a) Gaussianos: Es la técnica más ampliamente usada para contaminantes no reactivos. Proporciona una excelente aproximación matemática a la dispersión de contaminantes. Está basado en la distribución Gaussiana o distribución normal de estadísticas (se verá con mayor detalle más adelante en este capítulo). El modelo Gaussiano asume que el material proveniente de una fuente, continuamente es transportado en dirección del vector de velocidad de viento, estando las concentraciones más altas en el centro de la pluma y las más bajas en los extremos. En resumen, asume que la concentración de la pluma, en cada distancia vientos abajo, posee una distribución Gaussiana o normal independiente horizontal y verticalmente. La mayoría de modelos recomendados por la Agencia de protección ambiental de los Estados Unidos son Gaussianos.

2. MODELOS PARA ESTIMAR LA CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS.-

La dispersión de los contaminantes depende de factores tales como: • Naturaleza física y química de los efluentes. • Condiciones meteorológicas del ambiente

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[Escriba el título del documento] • Localización de la chimenea respecto al movimiento del aire y la naturaleza del terreno

que se encuentra en la dirección del viento que viene de la chimenea. • Grado de turbulencia en la atmósfera

Referente a la turbulencia en el aire, su origen puede ser convectivo o mecánico; la primera se genera por fluctuaciones en la radicación solar sobre la superficie terrestre y por lo tanto está en función de la estabilidad térmica de la atmósfera, así que en un día soleado a la mitad de éste se tiene una condición máxima de turbulencia convectiva, en cambio, un grado mínimo de ésta se presentará por la noche. Asimismo, la turbulencia mecánica es consecuencia del movimiento del aire sobre el espacio terrestre lo cual explica que a mayor rugosidad de la superficie se tiene mayor turbulencia. Cabe mencionar que las emisiones provenientes de la chimenea pueden consistir de sólo gases o de gases y partículas; en el segundo caso, se tiene que si su diámetro es igual o menor a 20 μm su velocidad de sedimentación es muy baja por lo que se desplazan igual

que el gas en el cual se encuentran sumergidas a diferencia de las partículas grandes cuya velocidad de sedimentación es más alta y por lo tanto se tiene una concentración del contaminante sólido (partículas) mayor a nivel del suelo que el contaminante gaseoso. Otro aspecto a señalar es el hecho de que para tener la máxima dispersión posible de contaminantes, los efluentes deben contar con el movimiento y capacidad de flotación suficiente.

a) Definición Un modelo de dispersión atmosférico es una expresión matemática que relaciona a la emisión de un material a la atmósfera con la concentración de dicho material en el ambiente (respecto a un lugar por el que pasa primero el viento); esto significa que su objetivo es estimar la concentración del contaminante en un punto particular del receptor, los cálculos necesarios requieren de información básica de la fuente del contaminante y de condiciones meteorológicas.

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[Escriba el título del documento] Asimismo, estos modelos empleados para tener una aproximación de la concentración de una agente contaminantes están basados en un balance de materia que se resume en la siguiente ecuación:

(Tasa de acumulación) = (Todos los flujos que entran) –  (Todos los flujos que salen) + (Tasa de generación) –   (Tasa de destrucción) Ec. (4.1)

Es importante mencionar sobre estos modelos que se aplican para un contaminante atmosférico, si se requiere aplicar a varios agentes se requiere usar la formulación matemática respectiva a cada elemento contaminante. 2.1.

Aplicaciones de la modelación de dispersión de contaminantes

Los usos de la modelación de dispersión de contaminantes son los siguientes: • Estimación de la concentración de un contaminante en ausencia de un equipo de

monitoreo. Para localizar áreas en las cuales puede existir alta concentración de contaminantes y por lo tanto hay riesgo de efectos en la salud de la población. • Los modelos de “tiempo real” son útiles en casos de accidentes nucleares o industriales

y derramamientos químicos ya que es posible calcular la dirección y dispersión, así como el área crítica de concentración de las sustancias tóxicas. • Después de un accidente, un modelo matemático puede usarse para hacer un análisis

con la finalidad de mejorar el sistema de control. • Análisis del impacto en la calidad del aire por los contaminantes atmosféricos • Para calcular los límites de emisión que se requieren para satisfacer los estándares de

calidad ambiental del aire.

2.2.

Clasificación de modelos para estimar concentración de contaminantes

Existen diferentes tipos de modelos para evaluación de contaminantes, se diferencian entre sí por su aplicabilidad, los datos que se deben conocer y por las limitaciones de cada

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[Escriba el título del documento] uno; así como su fundamento matemático. En la tabla 2 se muestra la clasificación, así como las ventajas y desventajas de cada uno.

3. Modelos de Dispersión También se conocen como modelos de difusión y su base radica en la distribución probabilística gaussiana. Para poder comprenderlo primero se debe entender aspectos de la función de distribución gaussiana en donde una variable  x está normalmente distribuida si la función de densidad  f(x) cumple con:

Donde μ y σ son cualquier número real, σ es mayor que cero y es la desviación normal. Gráficamente el valor de f(x) es la altura vertical sobre el eje horizontal; μ indica la

ubicación de un valor máximo de la función sobre el eje x, además, la curva es simétrica respecto a la posición de μ; asimismo, otra característica importante de esta curva es que el área bajo la curva es igual a uno; por lo que el valor de σ hace que dicha curva sea más

ancha o estrecha con la condición de que el valor del área sea siempre la unidad. MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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[Escriba el título del documento] En el caso específico del modelo de dispersión de contaminantes cuenta con una doble distribución gaussiana, en las direcciones de los ejes coordenados y z y lo que se busca es simular el comportamiento de una o varias plumas emitidas desde una fuente (puede ser a nivel de piso o a la altura de chimenea), la expresión matemática de este tipo de distribución es la siguiente:

3.1.

MODELO DE DISPERSIÓN GAUSSIANO

3.1.1. Formulación matemática Como se observa en la siguiente Figura 2, la pluma se eleva a una altura adicional a h (la de la chimenea) como consecuencia de que los gases calientes flotan y además del propio movimiento vertical que tienen cuando salen de la chimenea; así que la altura efectiva de la chimenea es H = h + Δh, en donde  Δh expresa la elevación de la pluma.

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[Escriba el título del documento] Figura 2. Un modelo de dispersión con la fuente virtual a una altura efectiva, H, de la Chimenea Las hipótesis sobre las cuales se basa la formulación matemática son: • Desarrollo del modelo para un estado estacionario. • La difusión de masa es despreciable en la dirección del eje  x . • La velocidad del viento u se considera constante ya que las variaciones de ésta en los

tres ejes coordenados es muy pequeña y se puede despreciar. • La fuente puntual se localiza en  x = 0 y a la altura efectiva de chimenea H.

La formulación matemática para el caso en cual los contaminantes emanan a la altura de la chimenea y sin efecto de reflexión del suelo, se describe a continuación:

Una modificación a la ecuación (5.1) se refiere a la consideración de que el contaminante se reflejará partir de una cierta distancia en  x , al dispersarse a la atmósfera desde el nivel del suelo; lo que implica a su vez que el suelo no es sumidero para dicho contaminante. Para lo anterior es necesario usar una fuente imaginaria tal y como se muestra en la figura 2 con una localización en z=-H,  x e y = 0 teniendo así una imagen en el espejo de la fuente original. La concentración será mayor a la determinada sin tomar en cuenta la reflexión del contaminante ya que existe una superposición de dos curvas gaussianas, la primera corresponde a la fuente virtual en H y la otra en – H. La formulación matemática es la ecuación (5.2).

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La expresión más reducida del modelo de dispersión gaussiana corresponda al nivel del suelo:

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[Escriba el título del documento] La nomenclatura para las tres ecuaciones anteriores es: C : Concentración del contaminantes en μg/m3 Q: Emisión de gas en g/s  Z : Distancia en el eje z en m Y : Distancia en el eje y en m H: Altura de la chimenea en m H: Altura efectiva de la chimenea en m σy,σz: Desviaciones normales horizontal y vertical respectivamente.

Para la especificación de las desviaciones normales, Tuner en su libro “ Workbook of  Atmospheric Dispersión Estimates” propone el empleo de monogramas para aproximar el

valor de σ y y σ z, se muestran en las figuras 4 y 5 respectivamente.

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[Escriba el título del documento] Figura 4. Desviación normal, σ y, en dirección del viento cruzado como una función de la distancia en la dirección del viento.

Figura 5. Desviación normal, σ z, en dirección del viento cruzado como una función de la distancia en la dirección del viento. Otra alternativa que también se puede emplear es el uso de correlaciones, entre las cuales se pueden mencionar la propuesta por McMullen3 en 1975, la cual se expresa en la siguiente forma:

En donde: σ : Desviación normal de la concentración del contaminantes, ya sea horizontal σy o

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[Escriba el título del documento] vertical σz. In x : Logaritmo natural de la distancia a nivel de suelo, expresada en kilómetros. I, J, K : Constantes empíricas para una condición de estabilidad correspondiente a cada

valor de σ . Las constantes I, J y K se obtienen de la siguiente tabla: Tabla 3. Valores de I, J, K para σy en función de la distancia a nivel de piso y condición de

estabilidad

Tabla 4. Valores de I, J, K para σz en función de la distancia a nivel de piso y condición de

estabilidad

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Cabe mencionar que las constantes I, J y K se obtuvieron a partir de un ajuste por el método de mínimos cuadrados de una función matemática de las curvas propuestas por Tuner. Delance O. Martin4 propuso otras correlaciones para estimar los valores de σ y y σ z las cuales son:

Las constantes a, c, d y f están en función de la clave de categoría de estabilidad (Pasquill) y b siempre toma el valor de 0.894; asimismo,  x es la distancia en el eje x y debe estar en kilómetros. Las tablas 2 y 3 muestran las claves de categorías de estabilidad en base a la velocidad del viento (a 10 m de altura) y los valores de las constantes para el cálculo de σy y σz respectivamente.

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Es de relevancia considerar significado de las claves de categoría atmosférica: • A: Es la más inestable • B: Es moderadamente inestable • C: Es ligeramente inestable • D: Clase neutral • E: Es ligeramente estable • F: Es la más estable

Para efectos de dispersión de contaminantes es deseable una condición atmosférica inestable ya que el movimiento vertical del aire se ve favorecido, generalmente se presenta en el día cuando la radiación origina que el aire circundante en la superficie de la tierra esté más caliente y liviano respecto al aire de la atmósfera; el movimiento constante se origina cuando el aire caliente se eleva mezclándose con el frío y pesado de la parte superior y éste tiende a bajar. En cambio, una condición estable obstaculiza el esparcimiento de los medios contaminantes del aire puesto que el aire más caliente se encuentra encima del frío

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[Escriba el título del documento] inhibiendo así la mezcla vertical; esta condición también es conocida como inversión térmica.

3.1.2. Cálculo de la elevación de la pluma La pluma que sale de la chimenea, antes de empezarse a dispersar, sufrirá una elevación como consecuencia de la cantidad de movimiento vertical producido cuando éstos salen de la chimenea con una velocidad específica y de que a temperaturas altas los gases cuentan con una capacidad de flotación . Los factores que se consideran en el cálculo de la elevación del penacho son: características de ésta, condiciones meteorológicas, naturaleza física y química del efluente. Se han realizado diferentes estudios para determinarla, entre los cuales se puede mencionar el realizado por Carson y Moses quienes efectuaron una comparación de resultados obtenidos aplicando diferentes ecuaciones que como característica común entre ellas se tiene que en sus términos se considera la cantidad de movimiento vertical del gas de la chimenea causado por su velocidad ( Vs); otro factor considerado es la flotación térmica motivada por el hecho de que la temperatura del gas de la chimenea (Ts) y la temperatura ambiental ( Ta) son diferentes. La conclusión del trabajo de los científicos antes mencionados, Carson y Moses, se resume a través de la siguiente correlación: MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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En donde:  Δh: Elevación de la pluma en m

Vs: Velocidad de salida del gas de la chimenea en m/s d : Diámetro de salida de la chimenea en m u: Velocidad del viento a la altura de la chimenea en m/s Qh: Tasa de emisión de calor en KJ/s

Por otro lado, para determinar Qh se tiene:

En donde: m: Flujo másico del gas en la chimenea en Kg/s. Cp.: Calor específico a presión constante del gas de la chimenea en KJ/Kg·K Ts : Temperatura de salida a la salida del gas de la chimenea en K Ta : Temperatura del aire atmosférico a la altura de la chimenea en K

Para la determinación del flujo másico que pasa a través de la chimenea se tiene que:

En donde: P: Presión barométrica a la salida de la chimenea en KPa

La simbología de los términos restantes es la misma que se describió anteriormente. Además, es importante mencionar que la correlación de Carson y Moses puede considerar la condición atmosférica: inestable, neutral y estable; las ecuaciones son:

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Otro estudio significativo en cuanto a la elevación de la pluma se refiere, es el realizado por Thomas, Carpenter y Colbaugh, cuyo trabajo estuvo enfocado principalmente a alturas de tamaño significativo localizadas en instalaciones que generan electricidad, y en el cual utilizaron diez ecuaciones para determinar la flotabilidad de la pluma, su conclusión fue que la correlación propuesta por Holland presenta una aproximación adecuada a sus observaciones aunque tiende a subestimar la elevación de la pluma; la ecuación es la siguiente:

Su nomenclatura es la misma para la correlación (5.7), sin embargo, la presión ( P) debe estar en milibares. Cabe recalcar que presenta mayor exactitud en el caso de chimeneas con alturas considerables. Asimismo, una variante de la ecuación de Holland es:

Otra correlación que suele utilizarse para el cálculo de la flotabilidad de la pluma es la propuesta por Concawe, la cual es la siguiente: MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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La nomenclatura no presenta diferencias con las formulaciones matemáticas antes mencionadas. Por otro lado, la ecuación (5.9) fue modificada por Thomas, Carpenter y Colbaugh y el resultado fue:

Por otro lado, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, en sus siglas en inglés) utiliza la correlación de Briggs para la estimación de la flotabilidad de la pluma la cual ha sido modificada con el uso de datos empíricos y su utilización presenta los mejores resultados respecto a las demás ecuaciones en el caso de estudios en plantas que utilizan carbón; la ecuación es la siguiente:

En donde la constante 114 tiene unidades de m2/3 y F se calcula con la fórmula:

Siendo g la aceleración de la gravedad. Asimismo C se determina con la siguiente expresión:

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[Escriba el título del documento]

: Gradiente de temperatura potencial en K/m

La utilidad de la ecuación de Briggs radica en que el gradiente de temperatura potencial proporciona la flexibilidad de hacer un ajuste de la condición de estabilidad atmosférica.

3.1.3. Aplicación para varias fuentes puntuales Las ecuaciones (5.1, 5.2, 5.3) sólo se aplican para una fuente de emisión, sin embargo, es posible emplear la ecuación (4.3) para varias fuentes urbanas, para cada una de éstas se aplica el modelos de dispersión gaussiano con el fin de calcular la concentración en el receptor.

De todos los modelos desarrollados, uno de los más usados, cuando los contaminantes no son reactivos, es el modelo de dispersión gaussiano. Éste modelo parte de varias suposiciones, lo que hace que no sea totalmente preciso: - La velocidad y dirección del viento entre el foco emisor y el receptor de contaminantes es constante. - Todo el vertido permanece en la atmósfera, sin reacción alguna, y no existe deposición en forma de lluvia o partículas. - La dispersión se puede describir por una distribución de Gauss. Factores de los que depende la dispersión de contaminantes:

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[Escriba el título del documento] - Naturaleza física y química de la emisión. - Meteorología de la zona - Ubicación y tamaño de la chimenea. - Características orográficas del terreno.

4. LA ECUACIÓN GENERAL DEL MODELO DE GAUSS PARA LA MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN EN CUALQUIER PUNTO (FÓRMULA DE SUTTON):

Donde: C concentración de contaminante en el punto (x, y, z). Q caudal de emisión del contaminante. σy σz Son las desviaciones estándar en las direcciones "y" y "z" respectivamente:

u velocidad del viento en la boca de la chimenea:

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[Escriba el título del documento] H altura efectiva de la chimenea.

Cálculo de σ y σz

Se puede calcular gráficamente como función de la clase de estabilidad y de la distancia al foco con las curvas de Pasquill-Giford.

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[Escriba el título del documento]

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[Escriba el título del documento]

O también numéricamente mediante las ecuaciones: σy =

σz =

axb

cxd + f 

Donde b=0,894 y "x" se expresa en kilómetros. El resultado se obtiene en metros.

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[Escriba el título del documento] El resto de constantes dependen de la distancia al foco y del tipo de estabilidad atmosférica: x1km

Estabilidad

a

c

d

f

c

d

f

A

213

440,8

1,941

9,27

459,7

2,094

-9,6

B

156

106,6

1,149

3,3

108,2

1,098

2,0

C

104

61,0

0,911

0

61,0

0,911

0

D

68

33,2

0,725

-1,7

44,5

0,516

-13,0

E

50,5

22,8

0,678

-1,3

55,4

0,305

-34,0

F

34

14,35

0,740

-0,35

62,6

0,180

-48,6

La estabilidad atmosférica se puede hallar en la siguiente tabla: Velocidad de Viento

Insolación Fuerte

Moderado

Noche Leve

Ligeramente

Cubierta de

de

nublado o pequeña

nubes de ≤

Superficie

cubierta de nubes ≥

3/8

(a 10 m)

4/8

(m/s) 6

C

D

D

D

D

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[Escriba el título del documento] Categoría de estabilidad

4.1.

Definición

A

extremadamente inestable

B

moderadamente inestable

C

ligeramente inestable

D

neutra

E

ligeramente estable

F

moderadamente estable

CÁLCULO DE "U" VELOCIDAD DEL VIENTO EN LA BOCA DE LA CHIMENEA:

u10: velocidad del viento a 10 metros de altura Z: altura de la chimenea p: coeficiente exponencial Estabilidad

Coeficiente exponencial (p) urbano

rural

A

0,15

0,07

B

0,15

0,07

C

0,20

0,10

D

0,25

0,15

E

0,40

0,35

F

0,60

0,55

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[Escriba el título del documento] Y coordenada "y" del punto en que queremos estimar la concentración con respecto a la coordenada "y" de la chimenea (y-y chimenea). Z coordenada "z" del punto. 4.2.

CÁLCULO DE "H". ALTURA EFECTIVA DE LA CHIMENEA.

Calculada como la suma de la altura geométrica o física de la chimenea (altura de construcción) y la sobre elevación que el penacho de humo sufre en la salida de la chimenea. H = Hg + Δh El cálculo de la sobreelevación puede calcularse mediante la fórmula de Briggs, que considera los efectos de momento, sustentación y estabilidad atmosférica:

F :es el término de flotabilidad y viene expresado por la ecuación:

Donde: g :constante de aceleración de la gravedad (9,8 m/s2). Vs: velocidad de salida de los gases. d :diámetro interno del conducto de salida. Ts :temperatura de salida de los gases Ta: temperatura ambiente a la altura de la boca de la chimenea.

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[Escriba el título del documento] C :Depende del gradiente de temperatura potencial, que depende del gradiente de temperatura vertical. U :es la velocidad del viento a la altura de la boca de la chimenea, ya mencionada anteriormente.

Gradiente vertical de temperatura potencial.

Gradiente vertical de temperatura real Gradiente de temperatura seco adiabático. Su valor es 0,98ºC/100m Otra forma de cálculo de la sobreelevación es la fórmula de Holland que nos da un valor muy aproximado, aunque tiende a subestimar la sobreelevación:

Donde: Vs velocidad de salida de los gases en boca de la chimenea. d :diámetro interno del conducto de salida u :velocidad del viento en boca de la chimenea P :presión atmosférica a la altura de la chimenea Ts :temperatura de salida de los gases MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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[Escriba el título del documento] Ta :temperatura ambiente. Casos importantes: Concentración máxima de contaminantes: Se puede obtener de la modelización gaussiana la concentración máxima de contaminantes y a la distancia que se producirá a nivel del suelo, este dato será utilizado para estimar la altura necesaria de la chimenea que permita no exceder los máximos estipulados por la legislación. Estos datos los obtenemos de las siguientes ecuaciones, que son el resultado de aplicar la condición de máximo a la ecuación de Sutton.

La distancia del foco de emisión a la que se produce el máximo de concentración lo obtenemos de esta segunda ecuación, ya que el valor de σz está relacionado por medio de d

una ecuación con la distancia al foco (σ z = cx +f).

Efluente con partículas: Si tenemos un efluente con partículas de un tamaño determinado, aplicamos una modificación a la ecuación de Sutton teniendo en cuenta que las partículas a partir de cierto tamaño tienden a sedimentar. En este caso consideramos la velocidad terminal dada por la ecuación de Stokes, y obtenemos la siguiente ecuación:

Donde Vt: es la velocidad terminal de las partículas. MODELAMIENTO DE DISPERSANTES

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[Escriba el título del documento] A partir del dato de concentración de partículas de tamaño "i" en un punto determinado podremos calcular la tasa de sedimentación en este punto para estas partículas. Wi = Ci x Vti Donde: Wi: Tasa de sedimentación de las partículas de tamaño "i" Ci: Concentración de las partículas en este punto Vti: Velocidad terminal de las partículas de tamaño "i"

Para más de un tamaño de partículas podríamos calcular la tasa de sedimentación total: W = Σ (Wi x Xi) Donde Xi es equivalente a la fracción en peso de cada tamaño de partícula. Algunas consideraciones en el diseño de chimeneas industriales: La dispersión de los contaminantes de la chimenea está favorecida por la temperatura de salida y por la velocidad de salida de los gases. Estos dos parámetros determinan el tiro de la chimenea necesario para la evacuación de los gases. El tiro tiene dos funciones: 

Dotar de la carga cinética adecuada a los gases. La velocidad de salida debe oscilar entre 15 y 25 m/s ya que a menor velocidad se ve impedida la dispersión por las turbulencias que puede generar el viento en la salida de la chimenea y a mayor velocidad el humo arrastra excesivo aire frío provocando gran mezcla entre aire y gas residual, de manera que el gas se enfría muy rápido, y la dispersión no es la adecuada. (la velocidad de salida debe ser de 1,5 a 2 veces la velocidad media del viento en la zona, dentro de estos parámetros)

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[Escriba el título del documento] 

Compensar pérdidas de presión de los distintos conductos. A mayor altura de la chimenea y mayor diferencia de temperaturas entre el aire ambiental y el gas, mayor será el tiro natural. Si el tiro natural no compensa las pérdidas de presión de los distintos conductos, incluyendo la chimenea, o no tiene suficiente empuje para dotar a los gases de la velocidad necesaria, entonces se tendrá que instalar tiro forzado o inducido. El tiro natural es el resultado del empuje que sufre una columna de gas caliente rodeada de aire frío debido a la diferencia de densidades y podría expresarse aproximadamente como:

Donde: ΔP: empuje producido por la diferencia de densidades (mm H 2O). 3

ρo: densidad de los humos en condiciones normales (Kg/m ).

H: altura de la chimenea (m). Ta: temperatura ambiente (ºC). TH: temperatura del gas (ºC). P: Presión en la base de la chimenea (mm H 2O). Po: Presión a nivel del mar (mm H 2O).

Para la determinación del diámetro y la altura, además de las consideraciones referentes a la resistencia mecánica y estabilidad de la chimenea, debemos tener en cuenta que la velocidad de salida de los gases está directamente relacionada con el diámetro interno de la chimenea, por lo que se debe alcanzar un equilibrio entre velocidad de salida y pérdidas de presión. La relación altura-diámetro debe ser de entre 15 y 20.

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[Escriba el título del documento] D: diámetro (m). Q: caudal de salida de los humos (m3/s). TH: temperatura de los gases de salida (ºC). V: velocidad de salida (m/s). Ρo: densidad del humo en condiciones normales Kg/Nm3.

También hay que disminuir las pérdidas de calor del gas de salida, por lo que la chimenea tendrá un revestimiento interior de material refractario (resistente a la corrosión química) y un revestimiento externo de material aislante. La altura mínima de la chimenea va a estar marcada por los límites marcados por la legislación vigente. En la legislación estatal española, independientemente de las restricciones que dispongan las comunidades autónomas, las principales leyes que rigen la emisión de contaminantes son: Decreto 833/1975, del 6 de Febrero, por el que se desarrolla la Ley 38/1972, del 22 de Diciembre, de protección del medio ambiente atmosférico. Orden Ministerial del 18 de Octubre de 1976  (B.O.E. nº 290 del 3 de Diciembre de 1976) sobre prevención y corrección de la contaminación industrial en la atmósfera. Real Decreto 1613/1985, del 1 de Agosto, por el que se modifica parcialmente el Decreto 833/1975, del 6 de Febrero, y se establecen nuevas normas de calidad del aire en lo referente a contaminación por dióxido de azufre y partículas. Real Decreto 717/1987, del 27 de Mayo, por el que se modifica parcialmente el Decreto 833/1975, del 6 de Febrero, y se establecen nuevas normas de calidad del aire en lo referente a contaminación por dióxido de nitrógeno y plomo. Real Decreto 1321/1992, del 30 de Octubre, por el que se modifica parcialmente el Real Decreto 1613/1985, del 1 de Agosto, y se establecen nuevas normas de calidad del aire en lo referente a la contaminación por dióxido de azufre y partículas.

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