Un estudio que muestra cómo el aumento de la turbulencia del aire en sentido vertical ayudaría a dispersar la contaminación en el Valle de Aburrá, realizado por el ingeniero civil John Mario Montoya de la Universidad Nacional (UNAL) Sede Medellín, ganó el premio Michel Hermelin Arbaux, que entrega la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (Accefyn).

El ingeniero Montoya decidió adelantar esta investigación al advertir que la configuración topográfica del Valle de Aburrá –ubicado en un entorno montañoso, estrecho y densamente poblado– constituye una condición adversa para la circulación horizontal de las partículas de aire. Esto, sumado a condiciones de ventilación escasa, favorece la acumulación de contaminantes y dificulta su remoción.

“Por su configuración topográfica, el Valle no es muy eficiente dispersando contaminantes en las direcciones horizontales, por lo cual es necesario que haya una expansión vertical (movimientos de arriba a abajo) de la capa límite atmosférica para que los vientos que circulan por encima de las montañas puedan remover los contaminantes”, explica el ingeniero Montoya.

El estudio se enfocó en analizar la turbulencia de los vientos tanto en el plano horizontal como en el vertical, ya que dicho mecanismo tiene un papel fundamental en la dispersión de partículas contaminantes que circulan en el aire.

“Existen múltiples procesos que ocurren en la atmósfera y que, entre otras cosas, pueden ayudar en la dispersión de contaminantes. La turbulencia es uno de esos mecanismos y esta primera investigación se centra en explorar su estructura espacial y temporal para saber qué la produce y cómo ayuda a remover los contaminantes”, indica el investigador.

Una turbulencia atmosférica es una agitación del aire que se caracteriza por un cambio repentino de dirección e intensidad del viento en una corta distancia en sentido vertical.

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El estudio evidenció que, en la parte más estrecha del Valle, el transporte en dirección vertical ocurre al mismo tiempo con el transporte horizontal, mientras que en la zona de mayor ensanchamiento del Valle se dan transportes en desfase: primero movimientos verticales y luego horizontales o viceversa; este desorden de trayectorias genera turbulencias en el aire.

“Estos movimientos del aire son importantes porque ayudan a disipar la energía en la atmósfera y a mezclar las partículas que circulan en el ambiente, como las de material particulado, de 2,5 micrómetros, o gases contaminantes”, explica el ingeniero de la UNAL.

Cuando la turbulencia del aire se encuentra con factores físicos o configuraciones topográficas de la zona que dificultan su circulación ordenada, por ejemplo cuando la corriente de viento se encuentra con edificaciones de distintos niveles (altos, medios y bajos) aceleran y desordenan esas corrientes, lo cual ayuda a esparcir las partículas de aire contaminadas.

Así se evidencia en el sensor ubicado en el edificio del SENA, cerca de la plaza minorista de Medellín, en donde se encuentra una pequeña calle de comercio y algunas edificaciones de hasta dos pisos de altura, de manera que el viento superficial que circula entre las pequeñas edificaciones luego se ve enfrentado a la estructura del SENA, lo que genera un cambio importante en la rugosidad del espacio, reflejado en un aumento de los flujos turbulentos.

La investigación analizó un factor característico de la turbulencia conocido como “tensor de esfuerzos de Reynolds”, a través de 3 sensores que miden las componentes del viento a una tasa de 20 Hz (datos cada 20 segundos de la dirección del viento) para mirar temporal y funcionalmente qué variables del flujo turbulento dominan y modifican este factor.

El premio se le entregó al estudiante Montoya como reconocimiento a su trabajo de tesis galardonado, en una ceremonia especial en el Parque Explora de Medellín.