Simulación numérica de un problema de contaminación atmosférica

La ecuación en derivadas parciales de advección difusión con reacción química es la base de los modelos de dispersión de contaminantes en la atmósfera, y los diferentes métodos numéricos empleados para su resolución han sido objeto de amplios estudios a lo largo de su desarrollo. En esta Tesis se presenta la implementación de un nuevo método conservativo para la resolución de la parte advectiva de la ecuación en derivadas parciales que modela la dispersión de contaminantes dentro del modelo mesoescalar de transporte químico CHIMERE. Este método está basado en una técnica de volúmenes finitos junto con una interpolación racional. La ventaja de este método es la conservación exacta de la masa transportada debido al empleo de la ley de conservación de masas. Para ello emplea una formulación de flujo basado en el cálculo de la integral ponderada dentro de cada celda definida para la discretización del espacio en el método de volúmenes finitos. Los resultados numéricos obtenidos en las simulaciones realizadas (implementando el modelo conservativo para la advección en el modelo CHIMERE) se han comparado con los datos observados de concentración de contaminantes registrados en la red de estaciones de seguimiento y medición distribuidas por la Península Ibérica. Los datos estadísticos de medición del error, la media normalizada y la media absoluta normalizada del error, presentan valores que están dentro de los rangos propuestos por la EPA para considerar el modelo preciso. Además, se introduce un nuevo método para resolver la parte advectivadifusiva de la ecuación en derivadas parciales que modeliza la dispersión de contaminantes en la atmósfera. Se ha empleado un método de diferencias finitas de alto orden para resolver la parte difusiva de la ecuación de transporte de contaminantes junto con el método racional conservativo para la parte advectiva en una y dos dimensiones. Los resultados obtenidos de la aplicación del método a diferentes situaciones incluyendo casos académicos y reales han sido comparados con la solución analítica de la ecuación de advección-difusión, demostrando que el nuevo método proporciona un resultado preciso para aproximar la solución. Por último, se ha desarrollado un modelo completo que contempla los fenómenos advectivo y difusivo con reacción química, usando los métodos anteriores junto con una técnica de diferenciación regresiva (BDF2). Esta técnica consiste en un método implícito multipaso de diferenciación regresiva de segundo orden, que nos permite resolver los problemas rígidos típicos de la química atmosférica, modelizados a través de sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias. Este método hace uso de la técnica iterativa Gauss- Seidel para obtener la solución de la parte implícita de la fórmula BDF2. El empleo de la técnica de Gauss-Seidel en lugar de otras técnicas comúnmente empleadas, como la iteración por el método de Newton, nos proporciona rapidez de cálculo y bajo consumo de memoria, ideal para obtener modelos operativos para la resolución de la cinética química atmosférica. ABSTRACT Extensive research has been performed to solve the atmospheric chemicaladvection- diffusion equation and different numerical methods have been proposed. This Thesis presents the implementation of an exactly conservative method for the advection equation in the European scale Eulerian chemistry transport model CHIMERE based on a rational interpolation and a finite volume algorithm. The advantage of the method is that the cell-integrated average is predicted via a flux formulation, thus the mass is exactly conserved. Numerical results are compared with a set of observation registered at some monitoring sites in Spain. The mean normalized bias and the mean normalized absolute error present values that are inside the range to consider an accurate model performance. In addition, it has been introduced a new method to solve the advectiondiffusion equation. It is based on a high-order accurate finite difference method to solve de diffusion equation together with a rational interpolation and a finite volume to solve the advection equation in one dimension and two dimensions. Numerical results obtained from solving several problems include academic and real atmospheric problems have been compared with the analytical solution of the advection-diffusion equation, showing that the new method give an efficient algorithm for solving such problems. Finally, a complete model has been developed to solve the atmospheric chemical-advection-diffusion equation, adding the conservative method for the advection equation, the high-order finite difference method for the diffusion equation and a second-order backward differentiation formula (BDF2) to solve the atmospheric chemical kinetics. The BDF2 is an implicit, second order multistep backward differentiation formula used to solve the stiff systems of ordinary differential equations (ODEs) from atmospheric chemistry. The Gauss-Seidel iteration is used for approximately solving the implicitly defined BDF solution, giving a faster tool than the more commonly used iterative modified Newton technique. This method implies low start-up costs and a low memory demand due to the use of Gauss-Seidel iteration.

Columna de destilación atmosférica de 100 000 bpd

Este proyecto tiene por objeto el diseño básico de una columna atmosférica de fraccionamiento de crudo petrolífero de una refinería. La columna dispone de una capacidad nominal de procesamiento de 100 000 BPD, para un crudo de características predefinidas. Con este fin se ha realizado el cálculo numérico de la columna, sin reflujos circulantes, mediante balances de masa y de energía y con aproximaciones al equilibrio basadas en temperaturas de rocío estimadas para cada una de las fracciones a obtener y usando criterios de diseño consagrados por la buena práctica de ingeniería. En la siguiente etapa de diseño se ha realizado un dimensionamiento preliminar de la columna, calculando el número de platos, la altura, el diámetro y la ubicación de los puntos de extracción. Finalmente se ha calculado las dimensiones de los strippers laterales a partir de los tráficos de vapor obtenidos de los balances energéticos ya mencionados.

Estimación de parámetros de propagación atmosférica en ausencia de lluvia utilizando escalado en frecuencias y otras técnicas

Las comunicaciones por satélite tienen cada vez mayores necesidades de espectro, con el objetivo de ofrecer servicios de banda ancha, tanto de comunicación de datos como de radiodifusión. En esta línea, se está incrementando de manera importante el uso de frecuencias en la banda Ka (20 y 30 GHz), que se verá complementada en el futuro por la banda Q/V (40 y 50 GHz) y por frecuencias en la banda W (por encima de 60 GHz). En estas frecuencias, microondas y ondas milimétricas, la troposfera produce importantes efectos de propagación. El más estudiado es el efecto de la lluvia, que produce desvanecimientos muy profundos. Sin embargo, la lluvia está presente en porcentajes de tiempo pequeños, típicamente inferiores al 5% en los climas templados. El resto del tiempo, más del 95% por ejemplo en los climas mencionados, los gases y las nubes pueden causar niveles importantes de atenuación en estas frecuencias. La Tesis aporta un nuevo modelo (Modelo Lucas-Riera), consistente en un conjunto de polinomios de aproximación para realizar, en ausencia de lluvia, la estimación de determinados parámetros de propagación, partiendo de otros datos que se suponen disponibles. El modelo está basado en datos obtenidos de radiosondeos meteorológicos y modelos físicos de atenuación por gases y nubes, que son los fenómenos más relevantes en ausencia de lluvia, y tiene en cuenta las características climatológicas del emplazamiento de interés, utilizando la clasificación climática de Köppen. Este modelo es aplicable en las bandas de frecuencias entre 12 y 100 GHz (exceptuando 60 GHz), donde se aproximarían los mencionados parámetros de propagación en una frecuencia a partir de los obtenidos en otra, en el caso de la atenuación y la temperatura de brillo, o bien se estimaría la temperatura media de radiación a una determinada frecuencia partiendo de la temperatura de superficie. Con este modelo se puede obtener una aproximación razonable si se conoce la Zona Climática de Köppen de la localización terrestre para la que queremos calcular las aproximaciones y en caso de que ésta se desconozca se aporta una Zona Global, que representa toda la superficie terrestre. La aproximación que se propone para realizar el escalado en frecuencia puede ser útil en los enlaces de comunicaciones por satélite, en los que a menudo se dispone de información en relación a los parámetros de propagación a una determinada frecuencia, por ejemplo en el enlace descendente, y sería de utilidad conocer esos mismos parámetros en el enlace ascendente de cara a poder mitigar los efectos que tiene la atmósfera sobre la señal emitida (atenuación, desvanecimiento, etc). En el caso de la temperatura media de radiación, la aproximación que se propone podría ser útil de cara a la realización de medidas de radiometría, diseño de equipamiento de instrumentación o comunicaciones por satélite.

Variación espacial de la exposición a contaminación atmosférica en la ciudad de Valencia y su relación con un índice de privación

Objetivo: Evaluar la variación espacial de la exposición a dióxido de nitrógeno (NO2) en la ciudad de Valencia y su relación con la privación socioeconómica y la edad. Métodos: La población por sección censal (SC) procede del Instituto Nacional de Estadística. Los niveles de NO2 se midieron en 100 puntos del área de estudio, mediante captadores pasivos, en tres campañas entre 2002 y 2004. Se utilizó regresión por usos del suelo (LUR) para obtener el mapa de los niveles de NO2. Las predicciones del LUR se compararon con las proporcionadas por: a) el captador más cercano de la red de vigilancia, b) el captador pasivo más cercano, c) el conjunto de captadores en un entorno y d) kriging. Se asignaron niveles de contaminación para cada SC. Se analizó la relación entre los niveles de NO2, un índice de privación con cinco categorías y la edad (≥65 años). Resultados: El modelo LUR resultó el método más preciso. Más del 99% de la población superó los niveles de seguridad propuestos por la Organización Mundial de la Salud. Se encontró una relación inversa entre los niveles de NO2 y el índice de privación (β = –2,01 μg/m3 en el quintil de mayor privación respecto al de menor, IC95%: –3,07 a –0,95), y una relación directa con la edad (β = 0,12 μg/m3 por incremento en unidad porcentual de población ≥65 años, IC95%: 0,08 a 0,16). Conclusiones: El método permitió obtener mapas de contaminación y describir la relación entre niveles de NO2 y características sociodemográficas.

Líquenes como bioindicadores de poluição atmosférica

Numa altura em que existem os mais variados equipamentos tecnológicos de avaliação da qualidade do ar recorrer a um organismo vivo para esse efeito não parece uma grande inovação a não ser que traga algum tipo de vantagem adicional, como seja permitir avaliar os efeitos da contaminação para além dos valores instantâneos obtidos por medições químicas. Os líquenes são seres vivos com características particulares, as hifas do fungo absorvem água diretamente da atmosfera, e por isso são particularmente sensíveis à poluição ambiental tornando-se um recurso a que qualquer pessoa pode recorrer para ter uma ideia da qualidade do ar que respira. Foi isso que tentámos fazer neste trabalho, identificar e comparar os líquenes de três locais, determinar a espécie a que pertencem e inferir sobre a qualidade do ar do local de onde os recolhemos, relativamente à quantidade de SO2 presente.

Os efeitos do plasma não térmico à pressão atmosférica no desenvolvimento larval e anomalias morfológicas de Drosophila Melanogaster

O plasma não térmico nos cuidados de saúde é um campo emergente que tem as suas raízes na ciência de plasmas. Este tipo de investigação tem crescido rapidamente e é agora objeto de um amplo esforço de pesquisa interdisciplinar envolvendo a medicina, a biologia, a física, a química e a engenharia. Têm sido feitos vários trabalhos de modo a elucidar quais as interações das espécies produzidas pelo plasma com os sistemas vivos. É evidente que o mecanismo da interação do plasma com os sistemas vivos é complexo, em parte devido à complexidade do plasma mas principalmente devido à enorme complexidade da biologia. O principal objetivo desta dissertação foi observar os efeitos do plasma não térmico à pressão atmosférica (PNTPAs) no desenvolvimento larval e anomalias morfológicas de Drosophila melanogaster. Para o efeito, foram expostas e analisadas fenotipicamente 2.566 larvas após exposição, dos diferentes estádios (1.º, 2.º e 3.º) de desenvolvimento. Os testes foram realizados com aplicações de plasma com e sem ultra violeta, em duas linhas diferentes de Drosophila; uma linha selvagem preparada por nós e uma linha laboratorial. A análise fenotípica revelou que após exposição as larvas apresentavam alterações no fenótipo e no comportamento que não foram observadas no controlo, nomeadamente anomalias nas mudas, traqueias partidas, formação de massas melanóticas que podiam persistir até à fase adulta, excesso de gotículas lipídicas, atraso no desenvolvimento, comportamento de não alimentação e formação de pupa imatura que levava à formação de pupa precoce e morte pupal. Na fase pupal, as anomalias mais comuns estavam relacionadas com a forma do pupário (causadas pela pipação prematura), apresentando um desenvolvimento aberrante. Entre os vários fenótipos observados, o mais significativo foi o criptocefálico (alterações na eversão dos discos imaginais) levando à morte pupal. Nos adultos, as principais anomalias morfológicas foram registadas na formação e segmentação das patas, na forma e padrão das nervuras das asas e na formação do tórax. A similaridade destes resultados com trabalhos publicados relacionados com a hormona esteróide ecdisona indicam que provavelmente o PNTPA poderá ter influenciado a biossíntese e/ou a regulação da ecdisona, a principal hormona que regula o desenvolvimento e a metamorfose em Drosophila.

Discurso sobre la electricidad atmosférica pronunciado en la Universidad de Madrid /

Tesis doctoral Univ. de Madrid.

Discurso que sobre los fenómenos de la electricidad atmosférica leyó /

Mode of access: Internet.

Discurso sobre la polarización atmosférica de la luz : pronunciado en la Universidad... en el acto solemne de recibir la investidura de doctor de la Facultad de Filosofía, sección de Ciencias Físico-Matemáticas y Químicas.

Tesis doctoral Univ. Central, 1854.

Diseño de un sistema de adquisición y visualización de los resultados, con base en el diagnóstico de los requisitos técnicos de la norma ISO/IEC 17025:2005, en la medición de la variable presión atmosférica en el Ideam

Tesis (Ingeniero(a) en Automatización).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2014

Avaliação do potencial de Tillandsia recurvata (L.) L., Bromeliaceae, como bioindicadora da poluição atmosférica urbana

Air pollution can threat the environment and public health, and is assess by pollutant ́s concentration measurements in order to verify whether the limits set by environmental agencies are being respected. However, these measures do not indicate immediately the impacts to living beings. To faced this problem, plants are been investigated as potential bioindicators of air pollution and, among them, stand out bromeliads Tillandsia genus which colonize various substrates,. obtaining water and nutrients from the atmosphere directly. In this context, this research assessed the potential of epiphytic bromeliad Tillandsia recurvata (L.) L. found in urbanized areas of the city of Curitiba - PR as a bioindicator of urban air pollution. According to vehicle traffic, five sample points were selected and classified. Points P1 and P2 were classified as high-traffic vehicle due presenting trucks and urban transport; point P3 was classified as moderate traffic due the predominance of private vehicles and urban transport; and points P4 and P5 were classified as low-traffic, presenting circulation of private vehicles only. There were analyzed the abundance of T. recurvata, morphophysiological parameters (leaf area, leaf specific area, sclerophylly index, percentage dry weight / fresh weight, chlorophyll (a + b), analysis of structural mesophyll organization) and the heavy metals accumulation (Fe, Cd, Cr, Cu, Pb and Zn). The abundance analysis and the results obtained for metals analysis were correlated with the intensity of vehicular traffic, directing the sampling points P1 > P2 = P3 > P4 = P5. This result demonstrate that the abundance of T. recurvata is greater in urban air pollution impacted areas, thus indicating that T. recurvata absorbs and accumulates metals and can be used in biomonitoring of urban air pollution in areas impacted by vehicular traffic. Morphophysiological parameters analyzed shows that the internal plant ́s structure is not significantly impacted by urban air pollution due plant ́s adptations. The presence of absorbing scales, the CAM metabolism pathway and it ́s store water ability, among other features, demonstrate their potential as bio-indicator in urban areas, especially regarding heavy metals accumulation .

Condições metereológicas sinópticas e de mesoscala durante episódios de poluição atmosférica por matéria particulada na área da grande Lisboa

O presente estudo analisa a associação entre partículas inaláveis (PM10) à superfície e determinadas situações meteorológicas, com base em dados (1999-2003) de concentração de partículas finas e grosseiras de estações de qualidade do ar da região de Lisboa e observações meteorológicas. Associaram-se os episódios de poluição a situações sinópticas, com base em cartas de superfície do modelo do Centro Europeu de previsão a médio prazo (ECMWF). Os episódios que ocorrem com maior frequência no Inverno estão associados a um anticiclone. Depressões de origem térmica e vales que se estendem do Norte de África ocorrem poucas vezes, mas a probabilidade de se verificar um episódio com essas situações é elevada. Para cinco destes episódios analisaram-se campos do modelo ECMWF (escala sinóptica) e do modelo ALADIN (mesoscala). As elevadas concentrações de partículas associadas aos episódios estudados resultaram de uma forte influência do nível850 hPa, corroborados pelo modelo de retro-trajectórias do KNMI. ABSTRACT; The present study analyses the relationship between particles (PM10) and specific meteorological patterns based on fine and coarse particles concentration data (1999 to 2003) from the Lisbon area air quality network and meteorological observations. Associations were established between PM10 events and synoptic patterns based on surface fields from European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) Model. Winter events occur mainly under high pressure conditions. Thermal lows and troughs over North Africa affecting the lberian Península occur less frequently; however, the probability of a PM event with this synoptic pattern is high. Meteorological fields from the ECMWF model (synoptic scale) and the ALADIN model (mesoscale) were analyzed for five of these episodes. The 850 hPa level is quite relevant for determining high PM10 concentrations at the surface, as confirmed by KNMI trajectory model.

Control de la contaminación atmosférica

Este manual tiene como finalidad desarrollar en el estudiante los criterios necesarios para abordar el diseño y la selección de las diversas tecnologías existentes para el control de la contaminación del aire. Asimismo, permite comprender de una manera más práctica los conocimientos adquiridos en la teoría y adquirir destreza en el laboratorio, en el manejo de equipos y datos experimentales, y en la elaboración de informes. El manual está diseñado para complementar los principios sobre ventilación industrial y equipos de control estudiados en la asignatura Control de la Contaminación Atmosférica, al igual que desarrolla las habilidades necesarias en este campo para que en el futuro, el desempeño del profesional contribuya con el mejoramiento de los recursos naturales renovables y del ambiente en los diferentes procesos industriales.