Simulación numérica de la dispersión de contaminantes en el aire en una zona crítica de tráfico

Abstract

La contaminació de l’aire a entorns urbans representa un problema de vital importància per a la salut pública i la sostenibilitat ambiental. En aquest context, aquest Treball de Fi de Grau se centra en la implementació d’un model numèric amb COMSOL Multiphysics, amb l’objectiu de reproduir diversos escenaris meteorològics i d’emissió urbana. Així, es pretén estudiar la dinàmica de dispersió del diòxid de nitrogen (NO2) en una zona representativa del districte de l’Eixample (Barcelona). Per tal de validar el model, s’utilitzen dades reals obtingudes mitjançant dosímetres passius durant una campanya de mesurament de dues setmanes, que permeten comparar els resultats simulats amb observacions experimentals. La metodologia es basa en simulacions tridimensionals de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD), en les quals es defineixen un domini urbà aproximat a partir de la geometria real, juntament amb condicions de contorn específiques per al cas d’estudi. Les dades meteorològiques i d’emissions, proporcionades de forma horària, s’agrupen mitjançant una anàlisi de clústers (K-means) per representar tretze escenaris característics, reduint així la càrrega computacional sense perdre representativitat. Els resultats permeten analitzar la distribució espacial de NO2 en condicions realistes i ofereixen una base per avaluar estratègies de mitigació i donar suport a la presa de decisions en la gestió ambiental urbana.

La contaminación del aire en entornos urbanos representa un problema de vital importancia para la salud pública y la sostenibilidad ambiental. Este Trabajo de Fin de Grado se centra en la implementación de un modelo numérico en COMSOL Multiphysics capaz de reproducir distintos escenarios meteorológicos y de emisión urbana. De este modo, se busca estudiar la dinámica de dispersión del dióxido de nitrógeno (NO2) en una zona representativa del distrito del Eixample (Barcelona). Para evaluar la validez del modelo, se emplean datos reales obtenidos mediante dosímetros pasivos durante una campaña de medición de dos semanas, los cuales permiten comparar los resultados simulados con observaciones experimentales. La metodología se basa en simulaciones tridimensionales de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), en las que se define un dominio urbano aproximado a partir de la geometría real, junto con condiciones de contorno específicas para el caso de estudio. Los datos meteorológicos y de emisiones proporcionados de forma horaria se agrupan mediante un análisis de clústeres (K-means) para representar trece escenarios característicos, reduciendo de esta manera la carga computacional sin perder representatividad. Los resultados permiten analizar la distribución espacial de NO2 bajo condiciones realistas y ofrecen una base para evaluar estrategias de mitigación y apoyar la toma de decisiones en la gestión ambiental urbana.

La contaminació de l’aire a entorns urbans representa un problema de vital importància per a la salut pública i la sostenibilitat ambiental. En aquest context, aquest Treball de Fi de Grau se centra en la implementació d’un model numèric amb COMSOL Multiphysics, amb l’objectiu de reproduir diversos escenaris meteorològics i d’emissió urbana. Així, es pretén estudiar la dinàmica de dispersió del diòxid de nitrogen (NO2) en una zona representativa del districte de l’Eixample (Barcelona). Per tal de validar el model, s’utilitzen dades reals obtingudes mitjançant dosímetres passius durant una campanya de mesurament de dues setmanes, que permeten comparar els resultats simulats amb observacions experimentals. La metodologia es basa en simulacions tridimensionals de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD), en les quals es defineixen un domini urbà aproximat a partir de la geometria real, juntament amb condicions de contorn específiques per al cas d’estudi. Les dades meteorològiques i d’emissions, proporcionades de forma horària, s’agrupen mitjançant una anàlisi de clústers (K-means) per representar tretze escenaris característics, reduint així la càrrega computacional sense perdre representativitat. Els resultats permeten analitzar la distribució espacial de NO2 en condicions realistes i ofereixen una base per avaluar estratègies de mitigació i donar suport a la presa de decisions en la gestió ambiental urbana.