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Una vez los contaminantes se emiten a la atmósfera tiene lugar la dispersión (difusión), el cual influye directamente en los niveles de inmisión y por lo tanto en el grado de contaminación a que están sometidos la población y los ecosistemas tanto acuáticos como terrestres. Por lo tanto es fundamental conocer cómo y en que sentido se produce el transporte de contaminantes en la atmósfera.
Si se quiere estimar los niveles de inmisión que existirán en un punto concreto, con el objetivo de mantenerlos por debajo de lo establecido en la legislación, se tendrá que recurrir a modelos físicos matemáticos de difusión que permitan preverlos, los cuales a continuación se mencionan: Modelo gaussiano, Modelo numérico, Modelo estadístico, Modelo empírico, Modelo físico.
FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES: FACTORES METEOROLÓGICOS: Velocidad y dirección del viento, temperatura, humedad, turbulencia, efectos topográficos, estabilidad atmosférica, radiación solar. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE: Velocidad flujo de salida, temperatura, forma, tamaño, peso, composición química.
MEDIO EMISOR: Deberán considerarse: Tipos de focos emisores: Puntuales, lineales, superficiales, etc. Datos de emisión: Estos pueden obtenerse de lecturas directas de monitoreos continuos o discontinuos de chimeneas, de medidas teóricas obtenidas a través de cálculos estequiométricos, factores de emisión, entre otros. Otras variables: Temperatura de salida del gas, caudal de emisión, velocidad de salida, etc.
MEDIO RECEPTOR: Es importante considerar las siguientes variables: MEDIO RECEPTOR: Entorno a estudiar , pueden establecerse modelos para radios de coberturas muy distintos desde radios inferiores a 7 km a radios más elevados.. Igualmente la altura de la chimenea es importante, pueden oscilara inferiores a 50 metros, a alturas mayores de 200 metros. La altura y el radio de cobertura a los que se aplica el modelo están relacionados entre si. Existencia en el entorno de áreas de sensibilidad: En ocasiones están sometidos a exigencias de calidad del aire más restrictivas.
CARACTERÍSTICAS METEOROLÓGICAS: VIENTO: Es el aire en movimiento y cuando está en reposo se le llama calma. En la atmósfera, las corrientes de aire pueden tener un movimiento vertical (convección) y un movimiento horizontal (advección): CONVECCIÓN: Las partículas calientes se dilatan pierden densidad y ascienden, las frías que están encima descienden y se producen corrientes de ascenso y descenso de origen térmico mediante las cuales se transmiten calor. ADVECCIÓN: Movimiento del aire paralelo al terreno. El viento horizontal se define por dos características: Dirección y velocidad.
VELOCIDAD DEL VIENTO: Llamada también fuerza del viento, se mide en m/s, km/h, nudos. Para delimitar su influencia se debe conocer el campo de velocidades: Magnitud, dirección y sentido. La dirección y sentido: Indican el camino que seguirán los contaminantes. Magnitud. La dispersión será función de la magnitud, porque cuanto mayor sea la magnitud, mayor será la dispersión.
TURBULENCIA: Movimiento desordenado de las partículas de aire, de origen mecánico (por fricción), las partículas frías ocupan las calientes y viceversa y se forman lo remolinos
ROSA DE VIENTOS: Es un diagrama diseñado para mostrar la distribución de la dirección del viento en una localización determinada a lo largo de un periodo de tiempo considerable. Es un gráfico que muestra la dirección y velocidad del viento, siendo la dirección aquella a la cual sopla el viento. La rosa de los vientos debe presentarse para la zona de estudio o para la estación del año más próxima. En función de los datos, pueden establecerse relaciones cualitativas sobre la dirección que seguirán los contaminantes atmosféricos procedentes de un proyecto o actividad.
LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES PUEDE SER: Vertical: Determinada por la estabilidad o inestabilidad de la atmósfera. Horizontal: Relacionada con la dirección y velocidad del viento.
DIFUSIÓN VERTICAL: Los gases emitidos por los diferentes focos emisores tienden a elevarse en la atmósfera, arrastrados por las corrientes turbulentas y por las diferencias de densidad con el aire que los rodea. Aparece así una capa de mezcla, cuya extensión vertical varia desde decenas de metros, en condiciones de estabilidad, hasta varios kilómetros, en una atmósfera inestable. Esto depende de: Gradiente térmico vertical (GTV), Variaciones de temperatura que experimentan los gases en ascendencia forzada, denominados cambios adiabáticos.
DIFUSIÓN HORIZONTAL: La concentración de contaminantes desciende en relación directa con la velocidad del viento. Así mismo la elaboración de rosas de contaminación, es un indicativo de la procedencia de los contaminantes y un parámetro muy útil a la hora de determinar la localización de las industrias.
Una de las características más importantes de la atmósfera desde el punto de vista termodinámico es la variación de la temperatura, a medida que se va ascendiendo, es decir el gradiente térmico. Es un factor muy importante para la dispersión de los contaminantes.

INVERSIÓN POR ASENTAMIENTO O SUBSIDENCIA: Tiene lugar por un descenso lento y un calentamiento adiabático de una masa de aire sobre una zona de la atmósfera, lo que hace que esta capa de aire actúe como una gran tapadera que impide la difusión de los contaminantes. Este tipo de inversión se sitúa a cierta altura respecto a la superficie terrestre y puede durar varios días si la atmósfera es estable.
INVERSIÓN POR RADIACIÓN O INVERSIÓN NOCTURNA: Es un fenómeno ocasionado por la diferencia de temperaturas que tiene las superficie terrestre en las horas diurnas y nocturnas. Durante las horas de sol la superficie terrestre recibe calor por conducción y/o radiación, con lo que las capas de aire situadas junto a ella se calientan. Por la noche la superficie terrestre emite radiación, con lo que se enfría y las capas de aire en contacto con la misma se enfrían hasta temperaturas inferiores a las que tiene otras capas superiores. Este tipo de inversión desaparece al amanecer y comienza un nuevo ciclo.
SE CONOCE COMO TURBULENCIA al movimiento desordenado de las partículas de aire. El flujo turbulento se caracteriza por bruscas fluctuaciones en la intensidad de las corrientes en periodos irregulares muy cortos (segundos). TURBULENCIA DE ORIGEN TÉRMICO: Se debe a las diferencias de calentamiento que dependen de la naturaleza del suelo. TURBULENCIA DE ORIGEN MECÁNICO: Provocada por la fricción de las partículas de aire con el suelo o por la presencia de accidentes orográficos. TURBULENCIA DE ORIGEN TERMODINAMICO: Se debe al grado de inestabilidad del aire
FACTORES TOPOGRÁFICOS: EFECTO DE MAR: La diferente capacidad calorífica de la tierra y el agua da lugar a un calentamiento distinto de una y otra. EFECTOS URBANOS: Las ciudades originan las llamadas Islas térmicas. Por efecto de las calefacciones y la circulación de vehículos la temperatura urbana es más elevada que la del campo de los alrededores, por tanto el aire asciende en el centro de las ciudades y desciende sobre las zonas rurales y los suburbios que las rodean. VALLES Y LADERAS: Durante el día el aire que se encuentra en contacto con las laderas de la montaña se calienta, lo cual produce un movimiento ascendente de las partículas del aire a lo largo de la pendiente.
EFECTOS TOPOGRÁFICOS: La existencia de cualquier tipo de obstáculos o simplemente la topografía del terreno, puede inducir turbulencia en las masas de aire. Las distorsiones del flujo de aire alrededor de los obstáculos pueden ser muy diversas dependiendo del ángulo que formen el eje del obstáculo y la dirección del viento.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS PLUMAS DE LAS CHIMENEAS: La dispersión de los contaminantes se efectúa por medio de dos mecanismos generales: La velocidad promedio del viento, Turbulencia atmosférica. El efecto de la primera es transportar los contaminantes desde la fuente en la dirección del viento. La segunda hace que los contaminantes fluctúen de la concentración de la corriente principal en las direcciones verticales y transversales del viento. Debido a las variaciones de la turbulencia, las formas geométricas generales de las plumas de gas emitidas de las chimeneas son muy diferentes. A continuación se mencionan algunas clasificaciones del comportamiento de las plumas.
Los tipos más característicos son: PLUMAS DE ESPIRAL, PLUMA DE CONO, PLUMA DE ABANICO, PLUMA DE FUMIGACIÓN, PLUMA DE FLOTACIÓN, PLUMA DE ATRAPAMIENTO.
PLUMA DE ESPIRAL (estratificación inestable: looping o dispersión en rizo): Ocurre cuando existe un alto grado de turbulencia convectiva. Presenta una tasa de cambio superadiabática en la atmósfera, lo que conduce a fuertes condiciones de inestabilidad.
PLUMA DE CONO (con estratificación indiferente o neutra (coning o dispersión en cono): Adiabática. Pluma ligeramente ondulada, con sección circular y creciente a medida que se aleja del foco de la chimenea. Movimientos convectivos suaves y turbulencia débil. El efecto de cono ocurre cuando los cielos están nublados ya sea durante el día o durante la noche.
PLUMA DE ABANICO (con estratificación estable (fanning o dispersión en abanico): Inversión. Penacho horizontal y compacto hasta grandes distancias desde el foco. El eje horizontal crece con la distancia, pero el vertical permanece casi constante. Turbulencia casi nula y torbellinos casi inexistentes.
PLUMA DE FUMIGACIÓN (con estratificación estable arriba e inestable abajo (fumigation o fumigación): Inversión. Estructura superior horizontal y la inferior ondulante, cuyo eje aumenta y desciende a medida que se aleja del foco.
PLUMA DE FLOTACIÓN (con estratificación inestable arriba y estable abajo (lofting o dispersión ascendente): Estructura inferior rectilinea, mientras que la superior es ondulante y desgarrada, lejos de la salida. Base palna coincidente con la capa de estabilidad. Turbulencia de gran alcance por encima del penacho y casi inexistente en las capas bajas.
PLUMA DE ATRAPAMIENTO: Cuando existe inversión tanto por debajo como por encima de la altura de la chimenea. La dispersión de los contaminantes está severamente restringida a la capa entre las dos regiones estables.