Formulación, implementación y acoplamiento de un modelo de exposición aguda a una nube tóxica con modelos de propagación de contaminantes en aire, para su aplicación en emergencias químicas

Abstract

Los patrones espaciales y las variaciones en el tiempo de las concentraciones de sustancias peligrosas, junto a los efectos potenciales sobre la población subyacente, son necesarios para ayudar a la planificación y respuesta en una emergencia. A tal fin, resultan de suma importancia tanto los modelos que predicen el transporte y la dispersión de sustancias peligrosas, como los que estiman los efectos potenciales experimentados por la población expuesta. En conjunto, pueden constituir una poderosa herramienta para estimar las regiones vulnerables y evaluar los potenciales impactos en las poblaciones afectadas. El desarrollo de metodologías y de modelos, de aplicación directa al contexto en que vivimos, permiten acceder a una representación más clara del escenario de riesgo y consecuentemente disponer de las herramientas adecuadas para una respuesta óptima. A través del desarrollo del modelo de exposición DDC (Damage Differential Coupling) en esta tesis, se ha logrado optimizar cuali y cuantitativamente, la estimación de la población afectada por una nube tóxica debido a su capacidad para acoplarse a cualquier modelo atmosférico de dispersión de contaminantes que disponga de una salida de datos en forma temporal. De este modo, DDC analiza los diferentes perfiles de concentración (salida del modelo de transporte) y los asocia con alguna concentración de referencia de alerta (LOC) para así identificar las áreas de riesgo. El análisis de dos escenarios, Chicago-USA y Pilar-ARGENTINA, a través del acoplamiento de DDC con diferentes modelos de transporte, deja en manifiesto en esta tesis la estrecha relación que existe entre un resultado representativo y el tiempo de ejecución de los modelos. Del mismo modo, queda en evidencia la necesidad de contar con la evolución temporal de la nube tóxica y de las regiones de afectación para la adecuada toma decisiones en la planificación y respuesta a la emergencia.

The spatial and temporal variations of concentrations of hazardous materials, with the information of potential effects on the underlying population, are needed to assist in emergency planning and response. To this end, both the models that predict the transport and dispersion of hazardous materials as the models who consider the potential effects experienced by the exposed population are important. Together, they can be a powerful tool to estimate vulnerable regions and evaluate potential impacts on affected populations. The development of methodologies and models, direct application to the context in which we live, provides a clearer representation of the risk scenario. Qualitative and quantitative estimation of the population affected by a toxic cloud has been optimized in this thesis through the development of DDC exposure model (Differential Damage Coupling), due to its ability to fit any model of atmospheric dispersion of pollutants with an output data temporarily. Thus, DDC discusses the concentration different profiles (transport model output) and associated with some alert concentration (LOC) in order to identify risk areas. This thesis presents the analysis of two scenarios, Chicago-USA and Pilar-ARGENTINA, through the coupling of DDC with different atmospheric dispersion models, leaving demonstrated the close relationship between a representative result and runtime of models. Similarly, it is evident the need for the time evolution of the toxic cloud and the regions of risk for appropriate decision making in emergency planning and response.