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Acciones preparatorias

A4. Sistema experimental para la medida de la velocidad de depósito de NOx sobre superficies fotocatalíticas en ambiente exterior

Se ha diseñado, instalado y puesto en operación un sistema para la determinación experimental del depósito seco de NOx sobre materiales fotocatalíticos en condiciones de ambiente exterior.

El dispositivo consistió en la preparación de una superficie cuasi-circular de 30 m de diámetro aproximadamente (> 700 m2) cubierta por un material fotocatalítico, constituyendo una auténtica "isla fotocatalítica", en cuyo centro geométrico se situó el sistema experimental de medida de depósito.

Aunque inicialmente estaba previsto disponer de dos torres de medida gemelas (una dentro y otra fuera de la isla fotocatalítica), a partir del estudio preliminar realizado en el terreno elegido se descartó la necesidad de medir en dos torres simultáneamente y se optó por instalar una torre en el centro geométrico de la isla y situar un punto de referencia exterior situado fuera de la isla y a una altura suficientemente elevada.

Por otro lado, se diseñó el programa SIADAT (Sistema de Información y Análisis de Datos), consistente en una aplicación informática dotada de funciones y capacidades necesarias tanto para controlar la operación del sistema de medida del campo experimental como para gestionar y procesar los datos generados en esta instalación y en otras estaciones y sistemas complementarios.

Pese al retraso en la entrega de los componentes del sistema experimental y las pésimas condiciones meteorológicas durante los meses de diciembre de 2013 y enero y febrero de 2014, el sistema experimental de medida de velocidad de depósito había sido totalmente desarrollado y puesto a punto a fecha marzo de 2014. Sin embargo todavía no había sido posible llegar a obtener valores de flujo de depósito de NOx sobre un material comercial que tuviera propiedades fotocatalíticas suficientes como para poder observar un efecto macroscópico debido, por un lado, a la baja eficiencia del material fotocatalítico inicialmente seleccionado y adquirido y, por otro, a la ausencia de episodios de contaminación atmosférica por NOx asociada a las malas condiciones meteorológicas mencionadas.

Los contactos con fabricantes de materiales fotocatalíticos alternativos que presentasen en los ensayos de la Acción A3 una alta eficiencia fotocatalítica sobre la cubierta que ha servido de base al sistema experimental dieron, finalmente, su fruto en mayo de 2014, fecha en la que finalmente se aplica el producto elegido sobre la cubierta del CIEMAT.

Tanto la mezcla de los componentes para la elaboración de la solución acuosa aplicada como su aplicación fueron hechos por el fabricante (requisito impuesto por él mismo). Las pésimas condiciones meteorológicas durante la visita del fabricante obligaron a desmontar la plataforma experimental del CIEMAT (intemperie) y a trasladar los más de 700 m2 que constituyen la superficie de la plataforma experimental al CEDEX, donde se procedió a la aplicación (manual, con pistola) del producto bajo techado. Tras la aplicación y secado, se procedió al almacenamiento y protección de la cubierta durante los meses de junio, julio y agosto de 2014 dado que en verano no se esperaba que las condiciones climáticas originasen fuertes episodios de contaminación por NOx. En septiembre de 2014, comenzó a medirse con el sistema experimental puesto a punto para medir velocidades de depósito y caracterizar el efecto inducido por la cubierta fotocatalíticamente activa y en octubre de 2014 tuvo lugar el primer episodio de contaminación severa por NOx.

Las condiciones climáticas y meteorológicas asociadas a este episodio posibilitaron la observación (y medida) del efecto sumidero inducido por el material fotocatalítico (seleccionado como primer candidato para su implementación en calle), posibilitando el correspondiente cálculo de flujos de depósito de NOx. El periodo de medida se extiende hasta febrero de 2015, procediéndose en esta fecha a desmontar el sistema experimental. Es decir, al mismo tiempo que se completa la A4, se procede a observar y estimar la tasa de rendimiento en la eliminación de NOx utilizando ya uno de los materiales seleccionados.

Durante el periodo de desarrollo de la Acción A4 se han realizado experimentos para la puesta a punto de la técnica de detección remota espectroscópica DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy), utilizada en camino abierto, para la medida de NOx y O3 en escenarios urbanos. Durante la realización de dichos experimentos se detectaron anomalías en la luz recibida por el receptor del sistema DOAS, tanto en intensidad como en su distribución espectral (lo cual afecta gravemente a las medidas), derivadas de un fallo en la tarjeta principal de la fuente de alimentación. Tras una valoración técnica por parte del distribuidor, se consideró imprescindible el cambio de la tarjeta y se procedió a su compra e instalación para acometer las actividades Acciones B2 y B4

Este sistema, diseñado y puesto a punto en el curso de la Acción A4, posibilitó el desarrollo de las Acciones A4 y B2. Así, se recuperó el retraso en que se había incurrido en el desarrollo de la Acción A4 (cerrada ya en octubre de 2014) y también en el desarrollo de la B2 (cerrada en abril de 2015).

Esquema del sistema de la disposición de la instrumentación en el mástil de la plataforma experimental con sensores meteorológicos y sonda de medida de gases, diseñado para la determinación experimental del depósito seco de NOx sobre materiales fotocatalíticos en condiciones de ambiente exterior. Visualización de representación de datos meteorológicos procedentes de la torre meteorológica de la torre del campo fotocatalítico instalado en el CIEMAT utilizando las funcionalidades del módulo METEO-Field del SIADAT. Interfaz gráfico del módulo SIGNOx mostrando la monitorización en continuo de la concentración de NOx (primer nivel de medida). Captura de pantalla del ordenador en el que está implementado SIADAT durante la operación del módulo DOAS Data.