estabilidad atmosferica y gas vertedero

[yorkaris ramos de guzman]

Para entender de qué manera se forman las nubes y de qué forma se
producen las precipitaciones hay que empezar por conocer la
estabilidad e inestabilidad atmosférica.
ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
Una de las características más importantes del aire estable es que, si
es forzado a desplazarse hacia arriba o hacia abajo, tiende a retornar
a su posición inicial en cuanto cesa la fuerza generadora de dicho
movimiento.
El gradiente adiabático seco es mayor que el gradiente vertical de
temperatura (GAS>GVT): si una masa de aire es forzada a subir, su
temperatura disminuirá más deprisa que la del aire circundante
inmóvil, por lo cual de manera natural tenderá a descender
(subsidencia). Produce una subida de presión en superficie y la
divergencia del aire, es decir, tiende a escapar, se expande desde el
centro hacia el exterior. Estas áreas de alta presión se denominan
anticiclones.
La palabra subsidencia se usa para designar un movimiento hacia abajo
de gran extensión en la atmósfera. Estos movimientos son muy
importantes, aunque sus velocidades son pequeñas ( 2 a 5 cm/seg). Por
ejemplo, el calentamiento adiabático correpondiente a un descenso de
unos 500 m bastará para evaporar las gotas de agua de una nube de
tamaño medio. Cuando hay subsidencia , ésta afecta a la mayor parte de
la columna de aire bajo la tropopausa, de lo que resulta que las nubes
se disuelven con frecuencia en todos los niveles. El cielo despejado
que pone fin a un período de lluvia, normalmente se debe a subsidencia
en una gran extensión.

Divergencia en superficie --> Subsidencia --> Buen tiempo
Los anticiclones, áreas de altas presiones, se caracterizan por:

- La presión atmosférica tiene valores superiores a la media. En
ellas, el aire desciende desde las capas altas hasta el nivel del
suelo. Cuando llega al suelo, el aire se dispersa desde el centro del
anticiclón hacia el exterior por lo cual, las células de altas
presiones son centro de divergencia de los vientos.
- No se disipan ni desaparecen, únicamente se desplazan.
- Los anticiclones son amplios y se mueven despacio.- Se simbolizan
con una A, que significa alta presión. La isobara de mayor presión
está en el centro rodeada de las de menor presión, ya que ésta va
aumentando hacia el centro. En los núcleos de alta presión el aire
circula en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte,
y en el sentido contrario en el hemisferio sur.
- Son consideradas situaciones de buen tiempo, pues el aire a medida
que desciende se va calentando y el agua que contiene se evapora por
lo cual las nubes van desapareciendo.
- En verano, su estabilidad refuerza las brisas o vientos locales.
- En invierno producen bancos de niebla a cotas bajas.
- Generalmente formados por masas de aire pesadas y estables.
El anticiclón de las Azores se origina por el descenso del aire pesado
desde las capas altas a la superficie.
El anticiclón Siberiano se origina por el estancamiento del aire
pesado sobre la superficie.
Hay dos tipos de anticiclones:
Anticiclones térmicos: son fríos, se originan por un fuerte
enfriamiento de las capas bajas de la atmósfera en contacto con el
suelo frío. Se dan en invierno, en las regiones continentales de
latitud alta.
Anticiclones dinámicos: son cálidos, resultan de la compresión del
aire producida por los movimientos de subsidencia. Se dan en las zonas
subtropicales.
Gas de vertederos
Sabemos que una de las consecuencias de esta materia orgánica en los
vertederos, es el biogás que genera, una mezcla de metano, dióxido de
carbono y otros gases, a mayoría de los cuales son tóxicos,
cancerígenos o simplemente demasiado efectivo como un gas de
invernadero, aunque sus efectos reales no son bien conocidos.
¿Los cambios recientemente ocurridos en el clima son debido a la
actívidad humana o simplemente a los fenómenos naturales relacionados
p. ej., con la actividad solar? ¿Podemos quedarnos quietos y esperar a
averiguarlo?. Con un vistazo a la composición de los elementos del gas
de vertedero deducimos que es un gas cuyas emisiones debieran ser
controladas. A lo que hay que añadir el hecho de que después de la
agricultura los vertederos son uno de las más importantes fuentes de
emisiones de metano incontroladas a la atmósfera. Y es fácil observar
por qué las Directivas europeas y los Gobiernos nacionales están
haciendo una llamada a su control como parte íntegrante de una
política de control medioambiental.
Esta lista no trata de ser exhaustiva. Por ejemplo, no incluye el
resto de componentes que hay en el gas de vertedero y que pueden
llegar a ser tanto inflamables como cancerígenos.
Hoy, la generación de energía eléctrica es la alternativa más usada
para controlar el gas de vertedero. Sin embargo, su uso generalmente
se limita a vertederos donde se puede demostrar que es beneficioso
para el medio ambiente pero a su vez es económicamente viable. Para
cumplir con los criterios financieros, debe verificarse antes que
nada, que el riesgo financiero es nulo. Aunque su magnitud nos
demuestre que es uno de los ríesgos más importantes en un proyecto de
gas de vertedero, sólo es uno más de un conjunto de riesgos que deben
ser evaluados.
Estos riesgos se pueden enumerar como sigue:
- Riesgo de la fuente del combustible.
- Localización del riesgo.
- Riesgo legal y administrativo.
- Riesgo de la venta de electricidad.
- Riesgo operacional a largo plazo.

La labor del equipo del proyecto es minimizar el riesgo y mostrar cómo
un proyecto es viable durante toda la vida de un contrato a largo
plazo de venta de electricidad.
Para minimizar cualquier fallo en el proyecto, hay que hacerse una
serie de preguntas encaminadas a proporcionar una valoración detallada
de los riesgos implícitos en la explotación del gas de vertedero:
¿Cuál es el precio de venta de la energía producida y cuál es la
duración del contrato?
¿Existe un punto de conexión con la Red Eléctrica?
¿Cómo puede predecirse la cantidad y calidad del gas de vertedero y
durante cuánto tiempo un Vertedero concreto producirá este gas?
¿Cuál es el mejor uso para el gas? ¿La incineración en el vertedero,
uso local directo o producción de energía?
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar gas de vertedero como
combustible?
¿Qué equipos se necesitarín para usar el gas con éxito y cóo puede
asegurarse la operación fácilmente?
¿Qué consideraciones de tipo seguridad y medioambientales hay
involucradas en una estrategia e utilización del gas de vertedero?

VALORANDO EL POTENCIAL
De importancia crítica para decidir si un vertedero concreto tiene el
potencial suficiente para la generación de electricidad es la cantidad
estimada de gas y la calidad a largo plazo del gas. Para tener éxito,
en cualquier proyecto las proporciones de producción de gas estimadas
deben apuntar hacia la perspectiva de capacidad de la generación a
largo plazo. Esto no sólo determinará el tamaño de la planta sino que
también dará tranquilidad al operador y a los prestamistas financieros
del proyecto. A partir de aquí, puede hacerse una estimación del coste
de capital de la instalación.
Hay varios métodos para determinar la calidad y cantidad del gas que
está siendo extraído, éstos son:
- La regla de valoración del dedo pulgar.
- La predicción mediante ordenador.
- Pruebas de bombeo de gas en el vertedero.
Dichas valoraciones deben incluirse como parte de una investigación
completa en el vertedero, lo que proporcionará al operador una visión
clara de todos los factores involucrados en el desarrollo del
proyecto.

VALORACIÓN INICIAL DE LA PRODUCCIÓN DE GAS
Una vez que se ha recopilado toda la información sobre el vertedero es
posible realizar una estimación previa de la producción de gas. Sin
embargo, debido a que la información sobre entrada de basura,
profundidad de la basura y geología del suelo a menudo no están
debidamente registrados, los cálculos hay que basarlos entonces en
valoraciones generales. Esto supone que, a menos que se haya puesto al
día meticulosamente los archivos de entrada del vertedero, es probable
que la basura tenga una mezcla de elemento doméstico, comercial,
industrial y materia inerte en proporciones indeterminadas. Cada uno
de estos elementos tendrá un grado diferente de degrabilidad y por lo
tanto, una capacidad diferente de producción de gas. Por tanto, cuanto
mayor sea la información que pueda suministrarse sobre la basura,
aumenta la probabilidad de que los resultados obtenidos estén dentro
del valor correcto de las magnitudes.

REGLA DE VALORIZACIÓN ESTIMATIVA
Ha habido muchos laboratorios y test de campo para intentar calcular
la degradabilidad de una masa dada de basura, aunque para un vertedero
entero estos resultados pueden tener una pequeña similitud. En los
últimos años los vertederos han sido diseñados de una forma tal que
permiten una predicción del gas de vertedero en la que habrá un grado
razonable de confianza. Es probable que la basura de vertederos tenga
diferentes grados de heterogeneidad, densidad tras la compactación,
tamaño, distribución, componentes de humedad, nutrientes, etc, dentro
de la basura. Todos estos factores tendrán considerables efectos tanto
en el ratio de producción de gas como en el tiempo necesario para su
desgasificación.
La regla de valoración estimativa para evaluar la producción de gas de
un vertedero concreto es asumir que cada m3 de basura, con un
contenido en torno a un 50% de basura orgánica, producirá alrededor de
150 m3 de gas durante toda su vida útil productiva, y de ella entre el
50% y el 80% estará disponible para su recogida. Entonces por cada
metro cúbico de basura habrá 105 m3 de gas recolectable,
aproximadamente 60 m3 de gas por metro cúbico de basura los primeros
10 años, y el resto en los siguientes 10 a 50 años.
El siguiente paso es estimar el volumen total de gas disponible de la
basura. Este paso suministrará un rendimiento de gas durante la fase
de generación del gas de verdero (la fase metanogénica). El ratio
medio de producción de gas es:
Ratio de produccion de gas (m3/hr)=

Rendimiento del gas (m3/t) x Masa de la basura(t)
Período de generación del gas (año) x 8. 760 (hr/año)

Los vertederos actuales normalnente tienen completos registros de
volumen de basura y el dato de la masa de basura se obtiene fácilente.
Si el vertedero es más antiuo, el dato puede llegar a no conocerse. A
partir de aquí se puede hacer una estimación mediante el cálculo del
volumen y relacionarlo con una densidad normal. La basura doméstica no
compactada varia densidad desde los 200 a 400 Kg/m3. La compactación y
densidad debe aumentar como mucho hasta 1.000-1.200 Kg/m3. Aparte de
la naraleza heterogéneo de un vertero, la selección de densidad puede
conducirnos a grandes errores. La aproximación más prudente para
estimar la producción potencial de un vertedero es calcularlo para el
peor de los escenarios.


MODELIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE GAS DE VERTEDERO
Las curvas de predicción representan una transición desde una fase
aeróbica de degradación hasta la finalización de la metanogénesis
(producción de metano). En una macroescala esta observación debiera
ser cierta, sin embargo, en una escala más reducida, la composición
heterogénea de los residuos, puede conducir a retrasar o acelerar la
degradación.
Ya estén disponibles o no los datos específicos del vertedero, se
determinará la calidad de la predicción final y los factores a
considerar incluirán no sólo el tipo de basura sino también los
detalles físicos del propio vertedero. Algunos de estos datos serán
perfectamente conocidos mientras que otros habrán de estimarse. Una
vez que toda esta información ha sido tratada por un programa
informática especifico, obtenemos una curva del comportamiento de la
degradación biológica del vertedero con la estimación del volumen de
gas a lo largo de un periodo de tiempo específico. Esto se puede usar
como la base para otras investigaciones más amplias, incluyendo
pruebas de bombeo de gas en el vertedero.

[Maria Rodriguez]

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