Los techos y los lados de los edificios a favor del viento en los cañones de las calles tienen los niveles más bajos de material particulado durante un evento de contaminación de una sola fuente, según los investigadores de Penn State. Los hallazgos tienen implicaciones para mejorar los planes de evacuación durante una emisión de contaminación, así como para informar el diseño del sistema de ventilación de los edificios urbanos.

"La investigación anterior se ha centrado en la contaminación ambiental creada por el tráfico, "dijo Jeremy Gernand, profesor asistente de seguridad y salud industrial. "Decidimos investigar las fuentes de contaminación de una fuente puntual de material particulado, como un derrame químico o una liberación accidental de una fábrica ".

Los investigadores investigaron un escenario de emisión de contaminantes para evaluar las ubicaciones más seguras para la evacuación y para los elementos de diseño de edificios, como las tomas de aire. Este es el primer estudio que investiga un evento de emisión de una sola fuente cerca de un cañón en la calle.

El monitoreo de la calidad del aire en las áreas urbanas puede ser muy importante debido a la alta densidad de población y los niveles de partículas. Cañones de la calle, o lugares donde la calle está delimitada a ambos lados por edificios, son lugares importantes para estudiar la contaminación del aire porque son frecuentes en áreas urbanas.

Partículas, a menudo denominados aerosoles, son sólidos finos o gotitas líquidas suspendidas en gas. Las altas concentraciones en la atmósfera pueden contribuir a las tasas de mortalidad, porque la exposición a estas partículas puede exacerbar o causar efectos médicos adversos. Las partículas se liberan de una variedad de fuentes naturales o humanas, como los coches, sitios de construcción y tormentas de polvo.

Los investigadores del Laboratorio de Ventilación Minera de Penn State crearon un cañón de calle en miniatura en 3-D en un túnel de viento utilizando bloques de espuma para simular edificios. Se colocaron cuatro bloques de espuma en una matriz de dos por dos, separados por huecos que servían de calles.

Para garantizar que el flujo de aire dentro del túnel de viento coincida con las condiciones realistas en un área urbana, los investigadores tuvieron que hacer ajustes. Típicamente, el aire en un túnel de viento exhibe flujo laminar, lo que significa que fluye suavemente en capas paralelas sin remolinos o contracorrientes que interrumpan la dirección del flujo. Este tipo de flujo puede ser ideal para probar mecanismos como alas de avión en aire simulado a gran altitud.

En elevaciones más bajas, sin embargo, el aire se comporta de manera muy diferente. Cerca del suelo estructuras más pequeñas como casas y árboles y edificios más grandes, como rascacielos, interrumpir el suave flujo de aire y hacer que se vuelva turbulento, o irregular y agitado.

Los investigadores utilizaron materiales de bajo costo como Legos y agujas de cartón para crear un flujo de aire turbulento en un túnel de viento lleno de aire de flujo laminar.

Para simular una única fuente de emisión de partículas, Los investigadores utilizaron agua generada por un humidificador ultrasónico. Debido a que las partículas ambientales con frecuencia se recubren de agua, las colisiones entre las gotas de agua en un experimento de túnel de viento y las colisiones entre partículas recubiertas de agua en el exterior pueden ser muy similares, Dijo Gernand.

Para encontrar las áreas en el cañón de la calle donde los niveles de partículas alcanzaron sus concentraciones mínimas y máximas, Los investigadores utilizaron los datos del experimento del túnel de viento para crear un modelo informático del escenario. Las simulaciones por computadora mostraron que las concentraciones más bajas de partículas se ubicaron en el techo y en las fachadas de los edificios a favor del viento. A nivel respiratorio, las concentraciones más bajas se encontraron en el lado protegido de sotavento del canal transversal de la matriz, la calle corre perpendicular a la dirección del flujo de aire.

Los hallazgos tienen implicaciones para mejorar los planes de evacuación y para informar el diseño del sistema de ventilación. En el caso de una emergencia de liberación de contaminación de una fuente central, los peatones deben ser evacuados hacia el lado de sotavento del canal transversal. Para la instalación de nuevas tomas de aire, porciones de techos más alejados de los canales internos, o carreteras, de los cañones de las calles sirven como la ubicación más segura, dijeron los investigadores.

Los investigadores informaron sus hallazgos en la revista. Calidad del aire, Ambiente y Salud .

Sin embargo, dada la variedad de escenarios posibles, Estos hallazgos representan solo una pauta general y se beneficiarán de una mayor investigación, —dijo Gernand. Sobre la base del enfoque de modelado rentable utilizado en este estudio, Las investigaciones futuras considerarán posibilidades adicionales con el objetivo de brindar recomendaciones de seguridad más completas.