Modelado y Simulación de la Contaminación del aire exterior urbano en la Ciudad de Panamá

El objetivo general de la propuesta es modelar y simular la dispersión de contaminantes atmosféricos en áreas críticas de la ciudad usando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) considerando la influencia de las emisiones fijas y móviles, la meteorología y la configuración geométrica local para estimar niveles de contaminación del aire ambiental exterior en la provincia de Panamá, República de Panamá.

Actualmente más de la mitad de la población mundial reside en áreas urbanas y se espera que para el año 2050, esta cifra aumente (United Nations, 2019). En la República de Panamá, la población urbana según el último censo de población y vivienda representa el 65% de su población total (INEC, 2014). A pesar de las ventajas económicas que representa vivir en la ciudad, los residentes de áreas urbanas con alta densidad de población, sin planes de ordenamiento territorial en acción y controles ambientales débiles están más expuestos a afecciones de salud. Estudios conducidos en Panamá hace ya algunos años han indicado una relación entre enfermedades respiratorias como la faringitis, la bronquitis y crisis asmáticas en niños entre 6 y 10 años (Cruz, 1998) y recientemente se ha encontrado una relación entre el aumento de la mortalidad por exposición a partículas suspendidas con diámetro menor a 10 micras (PM10), Ozono (O3) y Dióxido de nitrógeno (NO2) (Zuniga et al., 2016). Para conocer el impacto de la contaminación del aire en la salud de los residentes de una ciudad, es necesario primero entender el comportamiento y distribución de los contaminantes ambientales en áreas urbanas. Usualmente el análisis es conducido usando estaciones de monitoreo, imágenes satelitales y/o modelado computacional de transporte de contaminantes. Sin embargo, debido a los costosas de las estaciones de monitoreo y a la poca representación del fenómeno local por parte de las imágenes satelitales, se utilizará para este proyecto Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, Computational Fluids Dynamics). Entre los objetivos específicos de la propuesta está identificar los oportunidades y retos que se enfrentan países como Panamá en temas relacionados a la contaminación del aire ambiental. Además, fortalecer los conceptos físicos y matemáticos relacionados con contaminación del aire, modelado de contaminación del aire, Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), emisiones de motores de combustión interna y centrales termoeléctricas. La herramienta numérica a utilizar en este proyecto es CFD que resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes para un flujo de fluido (para este caso aire). Entre las ventajas que ofrece el uso de CFD está la evaluación parámetrica y la información más detallada (por elementos) que se puede obtener para el dominio computacional en estudio. Sin embargo, el aprovechamiento de la herramienta estará condicionado al equipo computacional con suficiente memoria y procesamiento que se encuentre disponible para el proyecto. A nivel internacional, el desarrollo de esta línea de investigación va acorde a tres de los objetivos de desarrollo sostenible y estratégicos a largo plazo presentados por las Naciones Unidas: (3) Salud y Bienestar, (7) Energía Asequible y no Contaminante, y (11) Ciudades y comunidades Sostenibles.  En el ámbito nacional atiende al PENCYT donde se enfatiza la importancia de la educación y cumple con los objetivos sectoriales relacionados al sector energía, agua, y medio ambiente sector salud y sector ciencia, sociedad, economía y políticas públicas. Los resultados del desarrollo de esta línea de investigación repercutirán en el avance de las ciencias y la tecnología del medio ambiente, y tendrá como actores principales a los estudiantes de ingeniería del país.