Metodología de evaluación de protocolos de actuación aplicados a la industria para la reducción de los niveles de contaminación atmosférica y su impacto sobre la dispersión de contaminantes
- Autores: Elena Antuña Yudego
- Directores de la Tesis: Juan Luis Carús (dir. tes.), María José Suárez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Blanco Marigorta (presid.), Maida Domat Rodriguez (secret.), Covadonga Loredo Martinez (voc.), Adrian Gonzalez Gonzalez (voc.), María Nuria Sánchez Egido (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Energía y Control de Procesos por la Universidad de Oviedo
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: RUO
- Resumen
La proliferación global de zonas urbanas con una gran densidad de construcciones y edificios de gran altura supone una reducción en los niveles de ventilación y capacidad de dilución de contaminantes en entornos urbanos. En consecuencia, los problemas de calidad del aire se han convertido en una de las principales preocupaciones sociales y gubernamentales a nivel global, dado su potencial impacto en la salud y el confort de la población. En este contexto, el uso de las técnicas de mecánica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) se ha vuelto muy popular para analizar la dispersión de contaminantes en entornos urbanos, fomentado también por un marco normativo medioambiental cada vez más restrictivo.
En el ámbito de las emisiones industriales, el uso de los denominados modelos de dispersión operacionales o de respuesta rápida está mucho más extendido, habida cuenta su capacidad para proporcionar resultados rápidos y fiables en la mayoría de las situaciones. Sin embargo, en escenarios singulares que implican topografías complejas o grandes obstáculos situados en las proximidades a las chimeneas, estas formulaciones empíricas no permiten la representación adecuada de los fenómenos complejos del flujo, los cuales pueden jugar un papel clave en el comportamiento de la pluma de contaminación.
En estos escenarios de mayor dificultad técnica es preciso utilizar una aproximación más robusta que permita verificar adecuadamente la efectividad de dilución de las chimeneas industriales, tal y como se exige para la solicitud y renovación de sus Autorizaciones Ambientales Integradas (AAI).
En esta tesis doctoral se ha desarrollado una metodología para la creación de modelos CFD que permite el estudio de la dispersión de contaminantes en escenarios industriales singulares que por su localización y características requieren el uso de modelos capaces de representar los procesos físicos. El caso de estudio consiste en una planta química ubicada en el fondo de un valle, con formaciones montañosas muy próximas a la instalación y que presentan una elevación que supera ampliamente la altura de la fuente emisora principal.
Las dificultades asociadas a la modelización de un sistema tan peculiar como es la capa límite atmosférica han recibido una atención especial en el diseño de la citada metodología. Para ello, se ha llevado a cabo una profunda revisión crítica del estado del arte, seleccionando e incorporando las mejores prácticas y recomendaciones detectadas en la literatura. La metodología resultante se ha validado contra una base de datos experimental de túnel de viento.
En la investigación, se concede especial atención a la ocurrencia de fenómenos del flujo complejo que pueden afectar a los mecanismos de dispersión. Así mismo, se ha propuesto una medida de mitigación de impacto contaminante para su simulación en el modelo CFD, con el objetivo de poder evaluar su efectividad. La medida propuesta ha sido la regulación de los sistemas de recuperación de calor de la instalación, cuyo uso puede llevar a un deterioro de los mecanismos de dispersión. Para ello, se han ejecutado nuevas simulaciones variando la temperatura de salida de los gases para observar el impacto de este parámetro en el comportamiento de la pluma contaminante. De esta forma, mediante la simulación de distintos escenarios es posible alcanzar un compromiso entre impacto ambiental y el consumo de combustible en la planta industrial.
La revisión del estado del arte revela que no abundan en la literatura casos que estudien la aparición de fenómenos de recirculación del flujo causados por las características del relieve y la afección de estos últimos al comportamiento de la dispersión en el ámbito industrial. La principal contribución de esta tesis doctoral consiste, por tanto, en abordar un caso de estudio que reúna dichas características, así como la definición de una metodología específica para la misma.
