Las crecientes necesidades energéticas del mundo industrial
moderno han traído, entre otras contrapartidas, un progresivo deterioro del
medio ambiente al tener que evacuar a la atmósfera los residuos procedentes de
la combustión. Para tratar de obtener la adecuada dispersión de los mismos, que
nos conduzca a valores de inmisión medios por debajo de los límites admisibles
por la legislación y tolerables, por tanto, por personas, animales y plantas,
se hace necesario el concurso de chimeneas que posibiliten la dilución del
contaminante en la atmósfera.
Tres son las fases a considerar en la evolución del penacho:
a) Primera fase
El penacho es prácticamente vertical, ya que inicialmente
posee un movimiento ascendente debido por una parte a la velocidad de salida de
los gases por la boca de la chimenea, superior a la velocidad horizontal del
viento, y por otra al efecto de flotación que actúa sobre el penacho cuando la temperatura
de salida de los gases es mayor que la del aire exterior. En su movimiento
ascendente, el penacho va mezclándose con el aire ambiente por lo que se enfría
y va perdiendo su impulso ascensional. El final de esta fase vendrá marcado,
consecuentemente, cuando las velocidades y temperaturas del penacho alcanzan
valores similares a los del aire exterior.
b) Segunda fase (etapa de transición)
Al perder buena parte de su impulso ascensional, el penacho
es dominado por el viento y se va curvando progresivamente hasta volverse
prácticamente horizontal. Concluye esta fase cuando la componente vertical de
la velocidad del penacho tiene el mismo orden de magnitud que la componente pulsatoria
del flujo turbulento atmosférico.
e) Tercera fase
La emisión que configura el penacho tiene una densidad y una
cantidad de movimiento semejantes a las del aire atmosférico que lo circunda.
El penacho no tiene movimiento propio, siendo arrastrado con la velocidad media
del viento y dependiendo su dispersión de las características turbulentas del
flujo de aire que lo transporta. Los remolinos turbulentos van mezclando los
contaminantes con el aire limpio, de manera que la sección recta del penacho
irá aumentando y la concentración dentro del mismo irá disminuyendo a
distancias crecientes del foco emisor. A partir de la evolución descrita para
el penacho, podemos detallar los factores que van a influir en la dispersión
del efluente gaseoso:
- En la primera fase: Tienen influencia decisiva las
características del flujo a la salida de la chimenea, Esto es, la velocidad y
temperatura de salida y la turbulencia creada por el propio penacho.
- En la tercera fase: Intervienen, exclusivamente, las
condiciones propias de la atmósfera circundante, tales como la velocidad del
viento, las turbulencias de origen mecánico y térmico y la alternancia de capas
de mezcla y capas de inversión que puedan afectar a la forma del penacho.
A estos factores de carácter general hay que añadir, en
ocasiones, determinadas perturbaciones que pueden dejarse sentir en cualquiera
de las tres etapas descritas: el relieve topográfico y la pendiente media del
terreno son las más significativas.
Bibliografía:
Cooper, C. D., & Alley, F. C. (2010). Air pollution control: A design approach. Waveland press.
Hewitt, C. N., & Jackson, A. V. (Eds.). (2020). Atmospheric science for environmental scientists. John Wiley & Sons.
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