MODELACIÓN MATEMÁTICA PARA EL CONTROL DE EMISIONES CONTAMINANTES

IMPARTE: Dr. David Parra Guevara

RESUMEN:
La contaminación del aire en zonas urbanas es un problema de gran preocupación debido al deterioro en la calidad de vida de la población que está expuesta a altas concentraciones de los contaminantes. En consecuencia, durante las últimas décadas se han propuesto diversas estrategias para el control de la contaminación del aire que se basan en modelos de programación matemática y que consideran diferentes metas ecológicas y económicas. Dada la complejidad del problema de la contaminación, los modelos de control se han desarrollado para resolver situaciones específicas. En particular, los eventos de corto plazo donde una débil dispersión en la atmósfera favorece la acumulación de los contaminantes hasta niveles peligrosos merecen una especial atención. Ante un pronóstico de este tipo de evento es necesario definir con prontitud la disminución en las tasas de emisión con el objetivo de mantener las concentraciones de los contaminantes por debajo de las normas sanitarias respectivas. Usualmente, el control de fuentes contaminantes se calcula minimizando el costo de la disminución en las emisiones (control óptimo). El problema de optimización respectivo tiene un gran número de restricciones cuando se requiere que la concentración de un contaminante este por debajo de la norma de la calidad del aire para cada punto de una zona de control y en cada instante de un intervalo de tiempo. En este caso, el tiempo de cómputo para la formulación de tales restricciones es considerable, ya que para tal efecto es necesaria la resolución sucesiva de un modelo de dispersión, tantas veces como fuentes de emisión sea necesario controlar. Esta situación se contrapone con la necesidad de definir con prontitud las acciones de control.
En esta platica se describe la técnica anteriormente descrita y se analiza una nueva estrategia de control de emisiones de corto plazo, para fuentes fijas, cuando se requiere que la concentración de un contaminante este por debajo de la norma de la calidad del aire para cada punto de una zona de control y en cada instante de un intervalo de tiempo. La estrategia incluye el principio de que tienen que reducir más sus emisiones aquellas fuentes que más contaminan. Para tal efecto, se incluye un procedimiento para ordenar las fuentes de acuerdo con su impacto promedio en una zona de control, y se definen los parámetros de reducción de emisiones con base al control que se impone a las fuentes que más contaminan. El impacto promedio de las fuentes contaminantes en las zonas de control se calcula en forma eficiente considerando el modelo de dispersión adjunto. Se muestra que la combinación de las soluciones adjuntas con las soluciones del modelo de dispersión directo permite calcular rápidamente los parámetros de control para todas las fuentes contaminantes. Se presentan experimentos numéricos sintéticos bidimensionales para mostrar el desempeño de la estrategia de control de emisiones.



SEMBLANZA:

Se recibió la Licenciatura y la Maestría en Matemáticas por la Universidad Autónoma Metropolitana, y el Doctorado en Ciencias por la Universidad Nacional Autónoma de México. En el año 2002 realizó una Estancia Posdoctoral en el Instituto Mexicano del Petróleo. Desde el año 2003 es investigador en el ICAyCC. La investigación que realiza