Acciones de implementación

B5. Modelización con código CFD-Química reactiva-Velocidad de depósito de NOx en escenarios urbanos del efecto descontaminante de los materiales fotocatalíticos en escenarios urbanos

Esta acción ha sido desarrollada por la Unidad de Modelización de la Contaminación Atmosférica y Ecotoxicidad, del Departamento de Medio Ambiente de CIEMAT.

Mediante un modelo de Mecánica de Fluidos Computacional (CFD, “Computational Fluid Dynamics”) se simula la dispersión de contaminantes atmosféricos reactivos y el efecto de depósito del óxido de nitrógeno (NO) sobre una superficie fotocatalítica en escenarios urbanos. La acción B5 se centra en la modelización de la dispersión de NO y NO2 en determinadas condiciones que se han registrado en las campañas experimentales llevadas a cabo en la acción B4 y se ha dividido en tres fases:

  • Fase I: Modelización del efecto de depósito de NO debido al material fotocatalítico implementado en calzada localizada en Paseo de la Chopera (Alcobendas). Esta fase se encuentra ya ejecutada. Las conclusiones que se extraen de esta primera fase son:
    • Apenas se observa diferencia en las concentraciones de NO y NO2 entre ambos mecanismos químicos implementados (fotoestacionario NOx-O3 y otro más complejo NOx-Ox-COV), en las condiciones concretas estudiadas
    • Los resultados de la simulación se ajustan bastante bien a los datos experimentales
    • La cantidad de depósito de NO - considerando ambos mecanismos químicos - da diferencias de concentración, a 1 m de altura en los puntos de medida, menores a 1 ppb durante todo el tiempo analizado
  • Las Fases II y III: Modelización del efecto de depósito de NO debido al material fotocatalítico implementado en acera (fase II) y fachada (fase III) en un Street-Canyon.
    En estas fases se analiza la eficiencia del material fotocatalítico implementado en acera y fachada en el escenario del “street canyon”. Con el objetivo de complementar los resultados experimentales, se ha simulado con el modelo CFD la disminución de concentración de NO en aire debida al efecto del depósito sobre el material fotocatalítico aplicado en acera para distintas condiciones atmosféricas.
    Las simulaciones se realizaron considerando la geometría real del dispositivo experimental, teniendo en cuenta las medidas tomadas durante la campaña experimental (Acción B4) y en las condiciones atmosféricas más óptimas para que el efecto de reducción de NO sea máximo.

    En este escenario se estudia también la influencia de la dirección del viento en el efecto del depósito de NO. De este análisis se concluye que la disminución de la concentración de NO debida al depósito producido por el material fotocatalítico solo es apreciable en zonas concretas y cerca de la superficie fotoactiva en el caso de la acera, y no es apreciable la disminución de concentración de CO en el caso de la fachada, también cerca de la superficie fotoactiva.

De esta acción se pueden extraer las siguientes conclusiones generales:

  • En estas condiciones atmosféricas concretas apenas se observa diferencia en las concentraciones de NO y NO2 entre ambos mecanismos químicos implementados.
  • En todos los escenarios, los resultados de las simulaciones se ajustan adecuadamente a los datos experimentales.
  • El efecto de reducción de concentración de NOx debido al efecto fotocatalítico varía en función de las condiciones atmosféricas.
  • El efecto de reducción de NOx se obtiene principalmente cerca de la superficie fotoactiva.

Figuras de la Fase I

Figura 1. Geometría del dominio computacional de la zona en Alcobendas y zoom en Paseo de la Chopera donde se realiza la campaña experimental (Acción B4). La región en rojo representa la localización de las emisiones y la región amarilla es el área del material fotocatalítico. Figura 2. Concentración de NO y NO2 en ppb promedio durante toda la hora de 12.00UTC a 13.00 UTC en los puntos de medida Figura 3. Concentración de NO y NO2 en ppb a la 13.00 UTC a 1 m de altura en la región de estudio Figura 4. Diferencias de concentración de NO con y sin asfalto fotocatalítico (difNO_phot = NOsinFot - NOconFot) a la 13.00UTC Figura 5. Perfiles verticales de las diferencias de concentración de NO con y sin asfalto fotocatalítico (difNO_phot= NOsinFot - NOconFot