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Dinámica de Sistemas

Boletín de Dinámica de Sistemas

Estudio de las partículas atmosféricas contaminantes

Basado en un modelo de simulación con Vensim

Andrés Palma Valencia
inge.environmental@gmail.com

El problema de la contaminación asociada a partículas atmosférica en áreas urbanas tanto a nivel global como local, presenta dos mundos en interacción, Uno es el científico, asociado a entender el problema desde su naturaleza Física como la turbulencia o la dispersión, fotoquímicas a través de contaminantes primarios para transformarlos a secundarios y la biológica que busca resolver el impacto en la salud de la población. El otro es el político desde donde se dictaran las directrices económicas y sociales que tendrán su expresión positiva o negativa sobre el problema. Padre las Casas en la región de la Araucanía en Chile, es un ejemplo de como el material particulado (desde ahora PM), se concentra en dos niveles sociales: el nivel Bajo y el nivel Medio.

Estudio de disminución de partículas atmosféricas contaminantes

Las ciudades chilenas muestran claros indicios de deterioro ambiental, según lo han concluido diversos estudios de la autoridad Ambiental y de las Universidades que han trabajado los aspectos urbanos, fundamentalmente de las grandes metrópolis y algunas ciudades intermedias (Sandoval, 1999).

La mayoría de estos temas dicen relación con graves problemas asociados a la contaminación del aire, agua, suelos, pérdidas de las cubiertas vegetales, carencia de áreas verdes urbanas, profunda segregación social de sus habitantes, entre otros (Azócar et al., 2003). Las áreas metropolitanas del territorio nacional, como Santiago, Concepción Talcahuano, Temuco y Padre las Casas han debido ser declaradas ambientalmente saturadas debido a que sus medios naturales ya no son capaces de reciclar o disipar las enormes cantidades de desechos domésticos, vehiculares e industriales que emiten a la atmósfera y que contaminan también el suelo y los cuerpos de agua. Lo grave es que este proceso de deterioro conduce a una pérdida de la calidad de vida de los habitantes de la mayoría de las ciudades de la región latinoamericana, que se agudiza por la continua migración desde el campo hacia sectores urbanos.

La presencia de la ciudad modifica las condiciones atmosféricas naturales. Las construcciones alteran la rugosidad de la superficie, la humedad del suelo y el balance térmico en la superficie, lo cual trae aparejado una capa atmosférica urbana que suele ser más seca y cálida que el entorno (Ulriksen, 1993).

Estudio de disminución de partículas atmosféricas contaminantes

Este aumento de la temperatura dentro de la ciudad con respecto al entorno (isla térmica), se manifiesta de preferencia en las noches despejadas de invierno. La isla térmica que se produce en Santiago por ejemplo en algunas noches es 10oC mayor que el entorno suburbano (Salinas, 1982). El efecto de isla térmica tiende a elevar la capa de mezcla sobre la ciudad por sobre el entorno, debilitando la ventilación natural. A esto se suma la mayor rugosidad superficial en el centro de las ciudades, todo lo cual frena el flujo de aire a nivel superficial, que es donde viven las personas (Ulriksen, 1993). Esta situación ha obligado a realizar estudios en las grandes ciudades, que han permitido predecir la calidad del aire ante ciertos eventos atmosféricos. En las localidades del sur de chile el problema no es diferente la Comisión del Medio Ambiente Región de La Araucanía (CONAMA IX) ha realizado monitoreos de PM10 fracción respirable desde 1997 a la fecha, cuyos resultados indican la existencia de altas concentraciones de este contaminante que ha superado el valor de la norma en varios días. Por esta razón CONAMA IX está formulando un Plan de Aire a fin de llegar a niveles de este contaminante que aseguren la protección a la población. De los estudios que avalan el Plan de Aire, se desprende que uno de los principales aportes al MP10 corresponde a las emisiones de combustión residencial de leña. Es así como este estudio consistió en compilar, sistematizar, e informatizar la línea base de emisiones residenciales, a fin de contar con una herramienta que permita evaluar en forma rápida escenarios de emisiones, las que serán utilizadas posteriormente para evaluar su impacto sobre la calidad del aire de la ciudad de Padre Las Casas.

Los habitantes de Padre Las Casas siempre han utilizado la leña para calefaccionar sus hogares y para cocinar, sin embargo, esta práctica es una de las causas principales de emisiones de MP y gases que en algunas ocasiones hacen elevar las concentraciones de contaminantes por sobre las normas de calidad del aire. La reducción de las emisiones de MP10 contribuye significativamente a mejorar la salud de la población además de permitir un ahorro por concepto de una mayor eficiencia de calefacción.

Las estrategias para reducir las emisiones de MP10 de la combustión de biomasa implican una amplia gama que va desde la educación y buenas prácticas de uso de los equipos, restricciones en el uso de sistemas abiertos, estándares de emisión y mejoramiento de las envolventes térmicas de las casas construidas y una nueva norma técnica que permita tener esta variable incluida desde el comienzo en la construcciones. En éste ámbito desde la crisis del petróleo en 1973, hasta la actual, consecuencia del calentamiento global, el mundo entero ha diversificado estrategias para hacer un uso más eficiente de la energía en construcciones y viviendas. Chile ha participado de este proceso. Aplicar criterios de eficiencia energética a las viviendas sociales, es para este Ministerio un parámetro más de calidad y sustentabilidad. No solo porque se traduce en una mejor calidad de vida de las personas, sino también porque contribuye a un desarrollo amigable con el medioambiente. Un estudio realizado a viviendas construidas anterior a la Reglamentación Térmica (2000) nos da cuenta de la mala evaluación que tenemos los chilenos con respecto al confort térmico de nuestras viviendas.

Por ello, usar materiales constructivos apropiados, puede significar para una familia vulnerable un ahorro del 20% en energía o permitir que su vivienda mantenga un mayor tiempo las condiciones de confort interior.

Estudio de disminución de partículas atmosféricas contaminantes

La filosofía de la dinámica de sistemas gira en torno al concepto de retroalimentación, o causalidad circular entre variables observables. Estas variables observables pueden describir algún atributo de los componentes básicos del sistema (p. ej. la velocidad de una partícula de gas en un recipiente), o referirse a alguna magnitud global del sistema (la presión en el recipiente). Bien es cierto que existe una tendencia generalizada en la dinámica de sistemas a utilizar variables observables del sistema en su conjunto. En ese caso, es importante darse cuenta desde un principio que el mero hecho de estudiar magnitudes agregadas del sistema global (en vez de estudiar magnitudes de sus componentes básicos directamente) supone ya un alto grado de abstracción.

A diferencia de la simulación basada en agentes (donde se estudian interacciones entre los componentes básicos del sistema), el foco de atención en la dinámica de sistemas reside en la relación existente entre variables observables. Estas relaciones son, en general, suficientemente complejas de por sí. En la mayoría de los sistemas complejos existen variables observables que no están ligadas por una relación lineal causa-efecto. Las relaciones lineales causa-efecto en el sentido tradicional del término se caracterizan por las siguientes propiedades (Scholl, 2001):
  • 1. la causa precede al efecto en el tiempo,
  • 2. existe una fuerte correlación empírica entre causa y efecto, y
  • 3. esta relación no es el resultado de ninguna otra variable. Para el caso que nos reúne, se tomaron variables que nos permiten conocer la relación existente entre los artefactos estudiados: Cocina, Salamandra, Estufa simple y de doble cámara como Chimeneas todas residenciales, con la leña consumida. Cada variable independiente anteriormente descrita se relaciona con la generación de emisiones de PM10 expresada en Ton/año, a través de un factor de emisión que es exclusivo para cada artefacto

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