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ASPECTOS GENERALES DE LA TURBULENCIA 1.3 Desarrollo de penachos en la atmósfera En los últimos años se ha avanzado mucho en el conocimiento de la estructura de la capa límite atmosférica y de la turbulencia generada en ella, y como consecuencia cada vez se dispone de modelos de difusión más completos, incluyendo los modelos de desarrollo de los penachos y de los efectos de flotabilidad. Aunque en general el crecimiento y desarrollo de los penachos está bien definido y hay teorías comúnmente aceptadas sobre la forma de calcularlos, todavía no se ha llegado a un consenso en aspectos como la altura efectiva que alcanza un penacho cuando el ambiente turbulento que rodea la fuente es el agente principal que limita su desarrollo. Se han propuesto muchas soluciones teóricas, pero no hay datos experimentales suficientes para su comprobación en la práctica. La base de datos disponible es inadecuada, ya que excepto para las observaciones realizadas en ambiente estable, la gran mayoría de los estudios muestran que aún a grandes distancias desde el punto de observación, el penacho todavía sigue desarrollándose. Otro aspecto que también sigue sin resolverse es el del crecimiento del penacho en condiciones ambientales convectivas, ya que son excesivamente complejas, aunque como en el caso anterior, se han propuesto modelos teóricos que necesitan ser comprobados mediante datos experimentales (Briggs, 1984). Puesto que los penachos están formados por fluido en movimiento, su estudio se basa en las leyes básicas de la Mecánica de Fluidos, conservación de la masa, conservación de la cantidad de movimiento y conservación de la energia. La mayoría de los modelos consideran el penacho como una fuente continua y suponen que el penacho es también continuo a lo largo de su trayectoria, es decir a lo largo de su eje. Una vez que se establecen las ecuaciones generales para un elemento fluido del penacho, los métodos más utilizados se basan en la integración de las ecuaciones de conservación sobre el área de un plano perpendicular al penacho en puntos 24
ASPECTOS GENERALES DE LA TURBULENCIA determinados de su eje. En la figura (1.1) se presenta un esquema con los parámetros básicos que se utilizan en la descripción del desarrollo del penacho. fiume centeri¡oe - — - Fioai riso Figura 1.1 Esquema del crecimiento y desarrollo de un penacho en la atmósfera. A partir de la integración de la ecuación de conservación de la masa, aplicando la aproximación de Boussinesq, se obtiene una relación que permite evaluar el flujo de volumen a través del penacho en función de la velocidad de entrada de aire exterior y el radio del penacho en cada momento del desarrollo, La relación matemática viene dada por: dV, 2ltbvVe (1,33) 25
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