Calor antropogénico vehicular en los parámetros físicos de un cañón urbano para un clima cálido húmedo

Abstract

The complexity of the urban environment and its undeniable nexus with the energy balance equation, opens the doors for researchers to understand phenomena such as Urban Heat Island (UHI) that currently occur in the large metropolises. A little studied factor of the UHI is the anthropogenic vehicular heat. Through the application of a methodology for the collection of climatic data in the field using the unmanned aerial vehicle, commonly called a drone and with the Fluid Dynamics Computational Software (CFD), we seek to understand the thermal environment within an urban canyon, depending on four variables, the heat produced by the combustion machine of the vehicles, the orientation (North-South and East-West), the wind and the aspect ratios (length, width and height) that make up the streets. The analysis of the correlation of these variables is based on the information obtained from the simulation in different height strata, considering constant values such as direct radiation, diffuse radiation, emissivity and absorptivity of the materials and a fixed temperature for the hood or chest of the auto, altering the amount of motor vehicles and guidance to examine the different patterns of thermal profiles. The results of the simulation were subsequently validated with the data obtained in the field in the case study, located in the Independence Street of the City and Port of Veracruz. The results, in the case study, established that the contribution of vehicular anthropogenic heat (QFV) in a warm period at the height of 1.50 meters from 15 to 20 Wm-2 and at the height of 3.00 meters decreases to 13Wm-2 and in the cold period it is generally 5 Wm-2, simplifying and specifying the determination of QFV at the different heights of the studied canyon.

La complejidad del entorno urbano y su innegable nexo con la ecuación del balance energía, abre las puertas a los investigadores para comprender fenómenos como la Isla de Calor Urbano (ICU) que ocurren actualmente en las grandes metrópolis. Un factor poco estudiado de la ICU es el calor antropogénico vehicular. Mediante la aplicación de una metodología para la recolección de datos climáticos en campo utilizando el vehículo aéreo no tripulado, comúnmente llamado dron y con el software Computacional Fluid Dynamics (CFD), se busca comprender el entorno térmico dentro de un cañón urbano, en función de cuatro variables, el calor producido por la máquina de combustión de los vehículos (QFV), la orientación (Norte-Sur y Este-Oeste), el viento y las relaciones de aspecto (largo, ancho y alto) que conforman las calles. El análisis de la correlación de estas variables se basa en la información obtenida de la simulación en diferentes estratos de altura, considerando valores constantes como la radiación directa, radiación difusa, emisividad y absortividad de los materiales y una temperatura fija para el capó o cofre del auto, alterando la cantidad de vehículos automotores y la orientación para examinar los diferentes patrones de los perfiles térmicos. Los resultados finales de la simulación fueron validados posteriormente con los datos obtenidos en campo en el caso de estudio, ubicado en la Calle de Independencia de la Ciudad y Puerto de Veracruz. Los resultados, en el caso de estudio, establecieron que la aportación del calor antropogénico vehicular (QFV) en un el periodo cálido a la altura de 1.50 metros de 15 a 20 Wm-2 y a la altura de 3.00 metros disminuye a 13Wm- 2 y en el periodo frío es en general de 5 Wm-2, simplificando y precisando la determinación de QFV en las diferentes alturas del cañón estudiado.