EFLUENTES INDUSTRIALES

Efluentes gaseosos industriales

Comparación de tecnologías para su tratamiento

Efectividad y nivel de inversión

Filtro

Nombre de la Tecnología: Filtros de Papel/Material No Tejido - Colector Tipo Cartucho con Limpieza por Chorro Pulsante (también referido como Medio Extendido) Tipo de Tecnología: Dispositivo de Control - Captura/Disposición Contaminantes Aplicables: Material Particulado (MP), incluyendo materia particulada de diámetro aerodinámica menor o igual a 10 (µm) (MP10), materia particulado de diámetro aerodinámico menor o igual a 2.5 µm (MP2.5), y Contaminantes Peligrosos del Aire (CPA) en forma particulada, tales como la mayoría de los metales (con la notable excepción del mercurio, ya que una porción importante de las emisiones se hallan en forma de vapor elemental). Límites de Emisión Alcanzables/Reducción: Los colectores tipo cartucho más viejos que aún existen, tienen un rango actual de eficiencias de operación de 99 a 99.9% para MP10 y MP2.5. Los eficiencias típicas de diseño de equipo nuevo están entre 99.99 y 99.999+% (Ref. EPA, 1998b). Además, los diseños disponibles comercialmente son capaces de controlar MP submicrométrica (de diámetro 0.8 µm o mayor), con una eficiencia de remoción de 99.999+%. Varios factores determinan la eficiencia de recolección de los filtros de cartucho, incluyendo la velocidad de filtración del gas, las características de partícula, las características del medio filtrante y el mecanismo de limpieza. En general, la eficiencia de recolección aumenta con incrementos en la velocidad de filtración y del tamaño de partícula. Para una combinación dada de diseño de filtro y polvo, la concentración de partículas del efluente de un colector de cartucho es casi constante, mientras que la eficiencia global es más probable que varíe con la carga de particulado. Por esta razón, los colectores de cartucho pueden considerarse dispositivos de concentración de salida constante en vez de dispositivos de eficiencia constante. La concentración constante del efluente se obtiene porque, en un momento dado, parte del medio filtrante está siendo limpiado. Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los colectores de cartucho, la eficiencia de recolección está cambiando constantemente. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta del filtro y afloja las partículas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la filtración, la capacidad de filtrado se ha reducido, porque la plasta y las partículas sueltas han sido empujadas a través del filtro por el flujo del gas. A medida que las partículas son capturadas, la eficiencia de recolección se incrementa hasta el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recolección de los colectores de cartucho se determinan usualmente de pruebas que cubren un número de ciclos de limpieza a carga de entrada constante.

Aplicación

Productos de Metal Fabricados Limpieza Abrasiva Maquinado Soldadura Esmerilado y Fresado de Pigmentos Productos Minerales: Manufactura de Cemento Purificación del Carbón Explotación y Procesamiento de Piedra Manufactura de Asfalto Molienda de Grano

Tabla 1. Aplicación de Filtros en industrias.  Elaboración propia.  Fuente EPA

 Costos

• Costo de Capital: $15,000 a $28,000 por m3/s ($7 a $19 por scfm)
• Costo de O y M: $20,000 a $52,000 por m3/s ($9 a $265por scfm), anualmente
• Costo Anualizado: $26,000 a $80,000 por m3/s ($13 a $38 por scfm), anualmente
• Eficiencia de Costos: $94 a $280 por ton. métrica ($85 a $286 por ton. corta)

Ventajas

Desventajas

En general, los filtros de cartucho proporcionan altas eficiencias de recolección tanto para materia particulada gruesa como para la de tamaño fino (submicras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. En los filtros con limpieza continua, la eficiencia y la caída de presión permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro está muy limpio y en muchos casos puede ser recirculado a la planta (para la conservación de energía). La MP se recolecta seca para su procesamiento o disposición subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosión ni la oxidación de los componentes. La operación es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostáticos, los sistemas de filtros de cartucho no requieren de altos voltajes, por lo que su mantenimiento se simplifica y puede recolectarse polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtración granulares o fibrosas, (pre-impregnado), permite la recolección con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y de humos de tamaños submicrométricos. Los colectores de cartucho están disponibles en un gran número de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalación

Para temperaturas muy por encima de los 95°C (200°F), se requieren medios filtrantes especiales, los cuales pueden ser caros Para ciertos tipos de polvos se pueden requerir medios filtrantes tratados para reducir la percolación de los polvos, o en otros casos, para ayudar a la remoción del polvo recolectado. La concentración de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m3 (22 gr/ft3), puede representar un peligro de fuego o explosión, si se admite accidentalmente una chispa o flama. Los filtros de cartucho pueden arder si se recolecta polvo rápidamente oxidable. Los filtros de cartucho tienen requisitos de mantenimiento relativamente altos (v.g., cambio frecuente de los cartuchos). La vida de los filtros puede ser acortada a altas temperaturas y en presencia de constituyentes ácidos o alcalinos que puedan estar presentes como gases o particulado. Los filtros de cartucho no pueden operarse en ambientes húmedos; los materiales higroscópicos, la condensación de humedad o los componentes adhesivos espesos, pueden causar una plasta quebradiza, taponamiento del medio o requerir del uso de aditivos especiales. Se requieren una caída de presión mediana, típicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 in. de columna de agua). Una desventaja específica de las unidades con chorro pulsante que utilizan velocidades muy altas de gas, es que el polvo de los cartuchos que se han limpiado, puede ser arrastrado inmediatamente a los otros cartuchos. Si esto ocurre, solamente un poco de polvo cae en la tolva y la capa de polvo en los cartuchos se vuelve muy gruesa. Para evitar esto, los colectores de cartucho con limpieza por chorro pulsante, pueden ser diseñados con compartimientos separados que se puedan aislar para la limpieza

Tabla 2.  Ventajas y desventajas de filtros.  Elaboración propia.  Fuente: EPA

Ilustración 1 Filtros industriales

Cámara de sedimentación

Este tipo de tecnología es una parte del grupo de controles de la contaminación del aire, conocidos colectivamente como “pre-limpiadores”, debido a que a menudo se utilizan para reducir la carga de Materia Particulado (MP), a la entrada de los dispositivos finales de captura, al remover las partículas abrasivas de mayor tamaño. A las cámaras de asentamiento también se les conoce como cámaras de asentamiento por gravedad, colectores por gravedad, cámaras de expansión y cámaras de caída (outfall). A las cámaras de asentamiento de múltiples bandejas también se les conoce como cámaras Howard de asentamiento.

Tipo de Tecnología: Remoción de MP al reducir la velocidad del gas, permitiendo que el polvo se asiente por la acción de la gravedad. Contaminantes Aplicables: Las cámaras de asentamiento se utilizan para el control de MP, principalmente MP de diámetro aerodinámico mayor de 10 micras (µm). La mayoría de los diseños solamente atrapan de manera efectiva a la MP mayor de 50 µm aprox.

Límites de Emisiones Alcanzables/Reducciones: La eficiencia de recolección de las cámaras de asentamiento varían en función del tamaño de partícula y del diseño de la cámara misma. Las cámaras de asentamiento son más efectivas para partículas grandes y/o densas. Se puede utilizar la fuerza de gravedad para remover partículas cuando la velocidad de asentamiento sea mayor a 13 centímetros por segundo aproximadamente (cm/seg). En general, lo anterior es aplicable a partículas mayores a 50 µm si la densidad de la partícula es baja, y hasta de 10 µm si la densidad del material es razonablemente alta. Las partículas aún menores, requerirían distancias horizontales excesivamente grandes, lo que daría lugar a volúmenes de cámara excesivos. La eficiencia de recolección para MP de diámetro aerodinámico menor o igual a 10 µm (MP10), es típicamente menor a 10 por ciento. Las cámaras de bandejas múltiples requieren de menor volumen para atrapar partículas tan pequeñas como de 15 µm .

Tipo de Fuente Aplicable: Punto. Aplicaciones Industriales Típicas: A pesar de las bajas eficiencias de recolección, las cámaras de asentamiento han sido muy utilizadas en el pasado. La industria de refinación de metales ha utilizado cámaras de asentamiento para recolectar partículas grandes, tales como las de trióxido de arsénico de la fundición de minerales de cobre arsenioso. Las plantas generadoras de calor y las de electricidad han utilizado cámaras de asentamiento para recolectar partículas grandes de carbón no quemado, para re-inyectarlas a los generadores de vapor. Son particularmente útiles en industrias en las que además se requiere enfriar la corriente de gas antes del tratamiento con filtros de tela

Las cámaras de sedimentación se han utilizado para prevenir excesiva carga de polvo y abrasión en los dispositivos de recolección primaria, removiendo las partículas más grandes de la corriente de gas, las partículas extremadamente gruesas o las de las cargas muy altas de polvo, las cuales pudieran dañar al colector posterior que esté en serie con la cámara de asentamiento. El uso de cámaras de asentamiento ha disminuido a medida que se aumentan las restricciones de espacio en las plantas y que otros dispositivos de control más eficientes mejoran su capacidad de aceptar más carga. En los casos en los que en la corriente de gas contaminada pueden ocurrir chispas o están presentes materiales calientes, las cámaras de asentamiento aún se utilizan para que actúen como “trampas para chispas”, para prevenir incendios en la casa de bolsas o el filtro corriente. Generalmente, estos dispositivos se construyen para alguna aplicación específica del material comúnmente utilizado para fabricar los conductos, aun cuando puede utilizarse casi cualquier material. En la mayoría de las aplicaciones, las cámaras de asentamiento han sido reemplazadas por ciclones, debido principalmente a la mayor eficiencia de recolección y al menor requerimiento de espacio de los ciclones. Las cámaras de asentamiento de bandejas múltiples nunca han sido utilizadas ampliamente, debido a la dificultad para remover el polvo asentado en las bandejas horizontales. Características de la Corriente de Emisión: a. Flujo de Aire: La construcción y el diseño simples de las cámaras de asentamiento, se prestan para casi cualquier tamaño y flujo de gas contaminado, aunque el tamaño está usualmente restringido a un área de embarque de 4.25 metros cuadrados (14 pies cuadrados). Las unidades con esta restricción de área de embarque tendrán por lo general flujos que van hasta 50 metros cúbicos por segundo a condiciones normales (m3 /seg) (106,000 pies cúbicos por minuto a condiciones normales (scfm)). La capacidad típica de flujo de gas de las cámaras de asentamiento es de 0.25 a 0.5 m3 /seg por metro cúbico de volumen de cámara (15 a 30 scfm por pie cúbico de volúmen de cámara) . b. Temperatura: Las temperaturas de entrada del gas, están limitadas únicamente por los materiales de construcción de la cámara de asentamiento y han sido operados a temperaturas tan altas como 540C (1,000°F)). c. Carga de Contaminantes: Las cargas de contaminantes del gas a tratar pueden variar de 20 a 4,500 gramos por metro cúbico a condiciones estándares (g/m3) (9 a 1,970 granos por pié cúbico a condiciones estándares (gr/scf)). Las cámaras de asentamiento de bandejas múltiples solo pueden manejar cargas de polvo a la entrada menores a aproximadamente 2.3 g/m3 (1.0 gr/scf)  d. Otras Consideraciones: La entrada de aire frío a la cámara de asentamiento puede causar condensación por enfriamiento súbito del gas. La condensación puede ocasionar corrosión, acumulación de polvo y obstrucción de la tolva o del sistema de remoción de polvo. El uso de aislante térmico puede prevenir la condensación, al conservar la temperatura interior del equipo por encima del punto de rocío

Teoría de Operación: Las cámaras de asentamiento, las cuales utilizan la gravedad como medio de asentamiento, son los colectores mecánicos más simples y antiguos. Por lo general, se construyen en forma de cámaras largas, horizontales, y rectangulares con la entrada en un lado y la salida en el techo o el lado del lado opuesto. El flujo dentro de las cámaras debe ser uniforme y sin ningún mezclado macroscópico. El flujo uniforme se obtiene a menudo por medio de rectificadores de flujo en la entrada de la cámara. Se utilizan tolvas para recolectar el polvo asentado, aunque también se emplean cadenas de arrastre y transportadores de tornillo. El sistema de remoción de polvo debe estar sellado para prevenir entradas de aire hacia la cámara, lo que aumentaría la turbulencia, causaría levantamiento del polvo y evitaría que el polvo fuera descargado adecuadamente del equipo

Costos

• Costo de Capital: $330 a $10,900 por m3/seg ($0.16 a $5.10 por scfm)
• Costo de Operación y Mantenimiento: $13 a $470 por m3/seg ($0.01 a $0.22 por scfm),
• anualmente
• Costo Anualizado: $40 a $1,350 por m3/seg ($0.02 a $0.64 por scfm) anualmente.
• Eficiencia de Costo: $0.01 a $3.90 por tonelada métrica ($0.01 a $3.50 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada de contaminante controlado por año

Ventajas

Desventajas

Bajos costos de capital; Costos de energía muy bajos; No hay partes móviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de operación; Excelente Funcionamiento; Baja caída de presión a través del equipo; El equipo no está sujeto a la abrasión, debido a la baja velocidad del gas; Proporciona enfriamiento incidental de la corriente de gas. Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los materiales de construcción; y Recolección y disposición en seco.

Eficiencias de recolección de MP relativamente bajas, particularmente para MP de tamaño menor a 50 µm; No puede manejar materiales pegajosos o aglutinantes; Gran tamaño físico; y Las bandejas de las cámaras de bandejas múltiples se pueden deformar durante operación a altas temperaturas.

Tabla 3. Ventajas y desventajas de cámara de sedimentación,  Elaboración propia.  Fuente: EPA

Ilustración 2 Cámara de sedimentación

Torre lavadora

En un sistema de torre de limpieza húmeda, el gas de salida es conducido hacia la torre de aspersión, donde se inyecta un lodo acuoso del sorbente en el gas de salida. Para proporcionar un buen contacto entre el gas y el sorbente, la ubicación de las boquillas de inyección es diseñada para optimizar el tamaño y la densidad de las gotas de lodo formadas por el sistema. Una parte del agua en el lodo es evaporada y la corriente de gas residual se satura con vapor de agua. El dióxido de azufre se disuelve en las gotas de lodo donde reacciona con las partículas alcalinas. El lodo cae hacia el fondo del absorbedor donde es recolectado. El gas de salida ya tratado, pasa a través de un eliminador de vapor antes de salir del absorbedor, el cual remueve cualquier gota de lodo arrastrada. El efluente del absorbedor es enviado al tanque de reacción donde se completa la reacción SO2-alcáli formando una sal neutra. En un sistema regenerable, el lodo utilizado es reciclado hacia el absorbedor. Los sistemas de un sólo uso, deshidratan el lodo empleado para su disposición o para su uso como subproducto. El material sorbente típico es la piedra caliza o la cal. La piedra caliza es bastante económica pero las eficiencias de control de los sistemas de piedra caliza están limitadas a aproximadamente un 90%. La cal es más fácil de manejar y tiene eficiencias de control de hasta 95% pero es significativamente más cara . Los sorbentes patentados con aditivos que aumentan su reactividad, proveen eficiencias de control más altas del 95%, pero son muy costosas. Las plantas eléctricas almacenan grandes volúmenes de piedra caliza o cal en el sitio y preparan el sorbente para la inyección, pero esto no es generalmente efectivo en costo para aplicaciones industriales más pequeñas. La relación del volumen entre el reactivo del lodo y el gas residual se le conoce como la relación de líquido a gas (L/G). La relación L/G determina la cantidad de reactivo disponible para la reacción con el SO2. Los valores altos de L/G resultan en eficiencias de control más altas. También aumentan la oxidación de SO2, lo cual resulta en una disminución de la formación de incrustaciones en el absorbedor. Los costos de O&M son una función directa del uso del reactivo, por lo tanto, aumentando L/G aumenta el costo anual. Las relaciones de L/G son aproximadamente de 1:1 para torres de limpieza húmedas y se expresan en galones de lodo por 1000 ft3 de gas de salida (litros de lodo /1000Nm3 de gas de salida). La oxidación del lodo en el absorbedor causa la formación de incrustaciones de yeso (sulfato de calcio) en el absorbedor. La oxidación forzada de la piedra caliza  es un proceso más reciente basado en la depuración húmeda la cual reduce la formación de hojuelas. En la LSFO, se añade aire al tanque de reacción, el cual oxidiza al lodo usado, convirtiéndolo en yeso. El yeso es removido del tanque de reacción antes de ser reciclado en el absobedor. El lodo reciclado tiene una menor concentración de yeso y se reduce considerablemente la incrustación en el absorbedor. El yeso puede ser vendido comercialmente, eliminando la necesidad de su desecho en un relleno sanitario. Además del control de la incrustación, los cristales de yeso formados en la LSFO son más grandes y se sedimentan y deshidratan más eficientemente, reduciendo el tamaño del equipo de manejo del subproducto. (EPA, 2002). Sin embargo, la LSFO requiere ventiladores adicionales lo cual incrementa los costos de capital y anual del sistema. La limpieza húmeda con caliza tiene altos costos de capital y de operación debido al manejo del líquido reactivo y del residuo. No obstante, es el proceso preferido por las plantas generadoras de electricidad que queman carbón debido al bajo costo de la piedra caliza y las eficiencias de control de SO2 de 90% hasta 98%

Costos de torre lavadora

Tamaño de la Unidad MMBtu/hr)	Costo de Capital ($/MMBtu)	Costo de O&M ($/MMBtu)	Costo Anual ($/MMBtu)	Costo por Tonelada de Contaminante Removido($/ton)
> 4,000 < 4,000	10,000 -25,000 25,000 - 150,000	200 – 800 800 - 1,800	25 – 40 60 - 600	200 – 500 500 - 5,000

Tabla 4. Costos de Torre lavadora.  Elaboración propia.  Fuente: EPA

Ventajas	Desventajas
Altas eficiencias de remoción de SO2, de 50% hasta 98%. • Los productos de la reacción pueden ser reutilizables. • La dificultad de reconversión es moderada o baja. • Los reactivos son económicos y están fácilmente disponibles.	Altos costos capitales y de O&M. • Incrustación y deposición de sólidos húmedos en el absorbedor y en el equipo corriente abajo. • Los sistemas húmedos generan un producto de desecho húmedo y pueden causar una pluma visible • No pueden ser usados para concentraciones de SO2 en gases residuales mayores de 2,000 ppm. • La disposición de los residuos aumenta significativamente los costos de O&M.

Tabla 5.  Ventajas y desventajas Torre Lavadora.  Elaboración propia.  Fuente: EPA

Ilustración 3 Torre Lavadora

Antorcha

Nombre de la Tecnología: Antorcha

Esto incluye a las antorchas elevadas, asistidas por vapor, asistidas por aire, no asistidas, asistidas por presión, y antorchas encerradas asentadas en el suelo. Tipo de Tecnología: Destrucción por oxidación termal. Contaminantes Aplicables: Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), con la excepción de los compuestos halogenados (EPA, 1995: Environmental Protection Agency - la Agencia para la Protección del Ambiente en EE. UU.). Límites de Emisión Alcanzable/Reducciones: La eficiencia de destrucción de COV depende de una temperatura adecuada de la llama, el tiempo de residencia suficiente en la zona de combustión, y un mezclado turbulento (EPA, 1992). Una antorcha operada apropiadamente puede alcanzar una eficiencia de destrucción del 98 por ciento o mayor al controlar corrientes de emisión con contenidos de calor mayores de 11 megajoules per standard cubic meter (MJ/sm3 - megajoules por metro cúbico estándar) (300 British Thermal Units per standard cubic foot (Btu/scf - unidades térmicas británicas por pie cúbico estándar)) (EPA, 1995; AWMA, 1992: Air & Waste Management Association - la Asociación para el Manejo de Aire y Residuos de EE. UU.; EPA, 1992; EPA, 1991)

Aplicaciones

Las antorchas pueden ser utilizadas para controlar casi cualquier corriente de COV y típicamente pueden manejar grandes fluctuaciones en la concentración de COV, velocidad de flujo, valor de calentamiento, y contenido de especies inertes. El uso de las antorchas es apropiado para aplicaciones en corrientes de venteo continuo, variable y en grupos, pero el uso principal es como un dispositivo de seguridad utilizado para controlar un volumen grande de contaminante que sea el resultado de condiciones alteradas. Las antorchas encuentran su aplicación principal en las industrias del petróleo y petroquímicas. La mayoría de las plantas químicas y refinerías tienen sistemas de antorcha existentes diseñados para aliviar las alteraciones en los procesos de emergencia que requieren la liberación de grandes volúmenes de gas. Estas antorchas de gran diámetro están diseñadas para manejar descargas de emergencia, pero también pueden ser utilizadas para controlar las corrientes de venteo de varias operaciones de proceso. Los gases ardidos por antorcha provenientes de las refinerías, la producción de petróleo, y la industria química están compuestos mayormente de COV de peso molecular bajo y tienen valores de calentamiento altos. Las antorchas usadas para controlar gases de desecho provenientes de los altos hornos consisten de especies inertes y monóxido de carbono con un valor de calentamiento bajo. Los gases llameados por antorcha provenientes de los hornos de coque son intermedios en composición comparados a los otros dos grupos y poseen un valor de calentamiento moderado (EPA, 1995; EPA, 1992).

Tabla 6.  Aplicaciones de antorcha.  Elaboración propia.  Fuente EPA

Costos

• Costo de Capital: $30,000 a $2,000,000 por m3/s ($15 a $1,000 por scfm)
• Costo de Operación y Mantenimiento: $1,500 a $130,000 por m3/s ($1 a $60 por scfm),
• anualmente
• Costo Anualizado: $5,000 a $350,000 m3/s ($2 a $165 por scfm), anualmente
• Efectividad de Costo: $14 a $6,400 por tonelada métrica ($13 a $5,800 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada por año de contaminante controlado.

Ventajas	Desventajas
Pueden ser una manera económica de desechar descargas repentinas de cantidades grandes de gas; En muchos casos no requieren un combustible auxiliar para sostener la combustión; y Pueden ser utilizadas para controlar las corrientes de desecho intermitentes o fluctuantes.	Pueden producir ruido, humo, radiación de calor, y luz indeseables; Pueden ser una fuente de SOx, NOx,y CO; No pueden ser utilizados para tratar corrientes de desecho con compuestos halogenados; y Se pierde el calor liberado proveniente de la combustión.

Tabla 7. Ventajas y desventajas de antorcha.  Elaboracion propia.  Fuente EPA

Ilustración 4 Antorcha

Modelos de emisiones gaseosas

A los fines del cumplimiento del Decreto N° 3395/96, la metodología desarrollada está dividida en tres etapas: Etapa I: análisis mediante sondeo simple, Etapa II: análisis mediante sondeo detallado y Etapa III: análisis mediante modelación detallada. .

ETAPA I, SONDEO SIMPLE: El análisis de sondeo simple puede ser utilizado para determinar de manera aproximada las concentraciones de contaminantes en aire esperables en las condiciones más desfavorables. Se aplica para determinar si las emisiones procedentes de las fuentes en cuestión superan una fracción de los límites de calidad del aire establecidos por el Decreto N° 3395/96 y Resoluciones complementarias.

Si las concentraciones totales en aire de los contaminantes en estudio no sobrepasan el 30% de los valores correspondientes establecidos en el Decreto N° 3395/96, la o las fuentes en estudio pueden considerarse ambientalmente adecuadas y no será necesario proseguir con las siguientes etapas. En caso contrario, corresponde aplicar el análisis por Sondeo Detallado indicado en la Etapa II.

ETAPA II, SONDEO DETALLADO: Posee los mismos objetivos que la Etapa I pero su metodología de cálculo es más compleja para obtener mayor exactitud.

Si las concentraciones ambientales totales de los contaminantes en estudio no sobrepasan el 50% de los valores correspondientes establecido por el Decreto N° 3395/96, la o las fuentes en estudio pueden considerarse ambientalmente adecuadas y no será necesario proseguir con las siguientes etapas. En caso contrario, corresponde aplicar el análisis por Modelación Detallada indicado en la Etapa III.

ETAPA III, MODELACION DETALLADA: Excluye el uso de modelos de sondeo, y requiere la utilización de información meteorológica horaria como base de entrada de modelos detallados

El modelado matemático es una herramienta imprescindible en el estudio de la contaminación atmosférica, al igual que en otras disciplinas, para entender los procesos implicados. En el caso de la contaminación atmosférica, el marco en el que se desarrollan los fenómenos es la atmósfera, la cual no es controlable, ni reproducible completamente en laboratorio

. Una primera diferencia debe hacerse en cuanto a los dos tipos básicos de modelos existentes: modelos matemáticos y modelos físicos.

Los modelos físicos son representaciones a pequeña a escala de la dispersión atmosférica; por ejemplo, replica de una determinada área mediante túneles de viento

. Se denominan modelos matemáticos a aquellos que están basados en determinados sistemas conceptuales basados en principios físico-químicos, e implementados en programas de ordenador.

Tenemos los basados en el Modelo gaussiano

Entre los modelos matemáticos se pueden distinguir dos grandes grupos:

Modelos determinísticos, basados en las ecuaciones matemáticas (principalmente, la ecuación de advección difusión (1)) que representan los procesos atmosféricos, y  

.

• Los modelos de caja (Box models) son modelos bastante simples. La región a modelizar es tratada como una celda única o caja fija, limitada por la superficie terrestre en la parte inferior y por la altura de la capa de mezcla por la parte superior. Los contaminantes emitidos se mezclan de forma homogénea e instantánea en el dominio de estudio considerado y sufren las transformaciones fotoquímicas descritas en el mecanismo químico adoptado. Tienen aplicación como una primera aproximación a la estimación de la variación temporal de la concentración media en una región con múltiples fuentes. También son utilizados para estudiar de forma particular el comportamiento de los contaminantes para un determinado mecanismo químico.

• Los modelos gaussianos se basan en hipótesis relativamente sencillas de acuerdo con la naturaleza estocástica de la turbulencia y la dispersión del contaminante, que les hace sumamente manejables, intuitivos y fáciles de programar y de ejecutar en ordenadores personales. Constituyen una solución de la ecuación Advección-Difusión en condiciones muy restrictivas.  Asumen que la distribución del contaminante dentro la nube sigue una distribución de Gauss (campana de Gauss).

Los modelos empíricos, basados en relaciones estadísticas y empíricas entre los datos relativos a la contaminación y otras variables que puedan tener influencia sobre ella

Dentro de los modelos empíricos, existen un conjunto de modelos "rollback" que se basan en relaciones sencillas entre los niveles de inmisión y los de emisión.

Otro tipo de modelos se basan en técnicas estadísticas aplicadas a datos históricos, que expresan las relaciones que existen entre la meteorología y la calidad del aire. Modelos estocásticos. Otros están apoyados en la teoría de las redes neuronales

Estos son los modelos recomendados por la EPA:

• AERMOD Modeling System

Es un modelo de penacho en estado estacionario que incorpora la dispersión basada en la estructura y conceptos de escalado de la turbulencia en la capa límite planetario, incluyendo el tratamiento de fuentes de área, de volumen y puntuales (chimeneas) y terrenos complejos y simples. Incorpora los algoritmos del modelo PRIME (Plume RIse Model Enhancements) para evaluar los efectos dinámicos de edificios en las inmediaciones de las fuentes.

• BLP (Bouyant Line and Point Source Model)

Modelo de penacho gaussiano para modelizar emisiones industriales en chimeneas donde la sobreelevación de penacho y el downwash son importantes. Diseñado espacialmente para tratar problemas de dispersión de contaminantes emitidos por plantas de reducción del aluminio.

• CALINE-3

Modelo de penacho Gaussiano de estado estacionario diseñado para estimar la contaminación atmosférica debida a carreteras, autopistas, cruces, puentes, etc en un terreno poco complejo.

• CAL3QHC/CAL3QHCR

CAL3QHC es un modelo para CO basado en el CALINE3 adecuado para calcular concentraciones en zonas de atascos y hot spots con un modelo de tráfico para calcular retrasos y atascos que ocurren en cruces. CAL3QHCR es una versión más refinada de CAL3QHC que requiere datos meteorológicos locales.

• CALPUFF

Modelo Lagrangiano de nubes aisladas que simula el efecto de las condiciones meteorológicas (simuladas con CALMET) variando en el tiempo y en el espacio sobre el transporte, transformación y eliminación del contaminantes. Puede aplicarse a escalas desde decenas a centenas de Kms. Incluye algoritmos para tratar procesos a escala subgrid, así como, efectos a gran escala.

• CTDMPLUS

Modelo Gaussiano de dispersión en terreno complejo para focos puntuales aplicable a todo tipo de condiciones de estabilidad atmosférica.

• OCD (Offshore and Coastal Dispersión Model)

Modelo de penacho Gaussiano rectilíneo desarrollado para determinar el impacto de emisiones costeras y mar adentro debidas a fuentes puntuales, lineales o de área. Incorpora los efectos que sufre el penacho al cruzar la línea de costa. Necesita datos meteorológicos horarios en emplazamientos mar adentro y tierra adentro.