Modelización y validación de la sobreelevación de penachos de chimeneas altas en atmósfera estratificada y con cizalladura de viento

Résumé

De entre las diferentes fuentes de contaminación del aire, esta tesis se centra en las observaciones de penachos de chimeneas altas de centrales térmicas. Los efectos de la contaminación son tanto mayores cuanto mayor es la concentración de sustancias contaminantes a nivel del suelo, que para una chimenea alta, es, de forma aproximada, inversamente proporcional al cuadrado de la altura efectiva de la chimenea. Dicha altura efectiva se considera como la suma de la altura real de la chímenea más la sobreelevación del penacho, que es consecuencia del impulso y la temperatura que llevan los gases en su expulsión a la atmósfera. El interés del cálculo correcto de la sobreelevación de penachos de chimeneas altas estriba en que es el primer paso para calcular impactos viento debajo de la fuente. Además, como los penachos de chimeneas altas se elevan a través de una capa considerable de la atmósfera, el viento suele estar sometido a cizalladura, y un error de cálculo en la altura final debido a la no consideración de tales efectos, implicaría un error en la dirección del penacho y, consecuentemente, en el área afectada. Se han llevado a cabo, por parte de la comunidad científica internacional, una gran cantidad de intentos de modelización, pero las fórmulas existentes tienen una importante base empírica, los algoritmos de cálculo son muy específicos, y varían con la potencia del foco contaminante y/o situación meteorológica. Existe una gran escasez de datos experimentales válidos y, además, los modelos existentes no consideran, en general, la presencia de estratificaciones térmicas y cizalladura de viento, situaciones relativamente frecuentes en la Península Ibérica. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis es el desarrollo y validación de un modelo de sobreelevación para estimar las trayectorias de penachos de chimeneas altas en atmósfera estratificada y con cizalladura de vient