Dispersão de poluentes

Mestrando: Mauricy Kawano

Cálculo da ascensão da pluma :Altura Efetiva da Chaminé

TRANSPORTE E DISPERSÃO DE POLUENTES NA ATMOSFERA

As fórmulas mais citadas para estimar hef são:

Fórmula de Davidson Bryant;Equação de Holland;Fórmula de Briggs;Diversas outras ...




A - FÓRMULA DE DAVIDSON-BRYANT:

h

= d Vs

v 1 +

t

Ts

1 4,

onde, d diâmetro interno da chaminé (m);Vs velocidade do efluente na saída da chaminé (m/s);v velocidade do vento (m/s);t temperatura do gás na chaminé menos a temperatura ambiente (K) = ºC + 273;Ts temperatura do gás na saída da chaminé (K).

Componente de empuxo

Componente de cinética




B - FÓRMULA EMPÍRICA DE HOLLAND (1953): :

h(MAX)

= Vs.d

v 1,5 + 2,68.10- 3 p

t

Ts d

onde, p - pressão ATM em mb.

Esta fórmula foi obtida a partir de provas realizadas em um túnel de vento e de resultados obtidos em 3 chaminés em funcionamento.

Intervêem: - energias cinéticas e térmicas;- não considera a estabilidade ATM.

Para condições da ATM instáveis, Holland propõe um acréscimo de 10 - 20% de h.

Para condições de estáveis, diminua-se igual quantidade.

Componente de empuxo

Componente de cinética


Cálculo da ascensão da pluma : Altura Efetiva da Chaminé


EXERCÍCIO SOBRE DISPERSÃO ATMOSFÉRICA : Altura efetiva da chaminé

Uma chaminé de 3,5 m de diâmetro interno de 80 m de altura emite gases a 93ºC com uma velocidade de saída de 15 m/s. Pede-se:

a. A vazão média do gás na chaminé? Supor: temp.amb. = 20ºCb. A altura efetiva para u = 4 m/s? Supor: pressão atm. = 1010 mb; atm estável Utilize DAVIDSON-BRYANT e HOLLAND

R. a) Q = Vs.A = 144,30 m3/s b) Ts = 93ºC => 366 K Ta = 293 K = 3,5 m


C. - Altura efetiva da chaminé: MODELO DE BRIGGS



Briggs utiliza o método prático para determinação da estabilidade atmosférica, proposto por Pasquill e modificado por Gifford

Velocidade do Vento à 10 m da

superfície

Período DiurnoRadiação Solar

Período NoturnoGrau de Cobertura

De nuvens

Dia ou noiteTempo

encoberto

Forte1 Moderada Fraca1 4/8 3/8

< 2 A A - B B - - D

2 - 3 A - B B C E F D

3 - 5 B B - C C D E D

5 - 6 C C - D D D D D

6 C D D D D D

A: Extremamente Instável D: Neutra G2 : Muito estável B: Moderadamente Instável E: Levemente Estável C: Levemente Instável F: Moderadamente Estável

Notas: 1. Forte insolação corresponde a um ângulo de elevação

solar acima do horizonte, de 60º ou

mais. Fraca insolação corresponde a um ângulo de elevação

solar acima do horizonte, entre 15º e

35 º.Ver também quadro 3-1.

2. Poluentes emitidos em noites sem nuvens

com menos de 2,0 metros por segundo.


Um gás, ao sair de uma chaminé, é submetido a forças de empucho de Arquimedes. Briggs (1969) define o parâmetro de flutuabilidade (buoyance) como sendo

C. - Altura efetiva da chaminé: MODELO DE BRIGGS...



)s

T

T - (1 Q

g = F oo

onde:g - aceleração da gravidade (9,8 m2/s)T - temperatura do ar ambiente (K)Ts - temperatura dos gases de saída na chaminé (K)Qo - vazão volumétrica de gases (m3/s), definida por:

Qo = . rc2.vs

Onde, rc - raio da chaminé (m) **

vs – velocidade de emissão dos gases (m/s)

Esta equação é válida para

emissões com um peso

molecular e calor específico

próximos daqueles do ar





Briggs também define uma distância crítica x* a partir da chaminé

(distância onde a subida de uma pluma h (m) está plenamente desenvolvida). A

partir desta distância a turbulência atmosférica ambiente torna-se

dominante em relação a turbulência gerada pelo gás saindo da chaminé.

Este parâmetro é definido pela expressão

x* = 2,16 Fo 2/5 hr 3/5 para hr 305 m

x* = 67 Fo 2/5 para hr 305 m

x*

onde, hr é a altura geométrica da chaminé, em metros





Condição geral:

A - para plumas onde predomina a flutuabilidade (quando Ts T)

A.1 - Para qualquer condição de estabilidade, quando x x* , o modelo Briggs aplica a seguinte

relação, chamada "lei 2/3": u

xFh o

3/23/1 ..6,1

onde,Fo - Fluxo de empuxo (compatível com a quantidade de calor liberada)x - Distância do ponto de cálculo à chaminé sobre o eixo xu - velocidade do vento média (m/s) #





Condição geral:

A - para plumas onde predomina a flutuabilidade (quando Ts T) ...

A.2 - Para qualquer condição de estabilidade, quando x x* , calcula-se o h pela equação seguinte

223/23/1

)( *5

41.

*5

11

*25

16

5

2*..6,1

x

x

x

x

x

x

u

xFh o

x





Condição geral:

B - para plumas onde predomina a velocidade de saída na chaminé - jatos (quando Ts T). Predominância da quantidade de movimento.

B.1 - Para condições Pasquill - Gifford A, B, C, D: para as condições instáveis (classes A, B e C de Pasquill) a concentração decresce rapidamente dentro da pluma uma vez que a turbulência age de modo mais eficaz do que quando a

atmosfera é neutra ou estável.

3/13/23/13,2 xuFh mx

Onde, Fm é o parâmetro de fluxo de momento

2222s

sss rvrvFm

Esta última equação é válida quando a densidade

dos gases de saída na chaminé (s ) é similar a

do ar () - caso geral





Condição geral:

B - para plumas onde predomina a velocidade de saída na chaminé - jatos (quando Ts T). Predominância da quantidade de movimento.

B. 2 - Para condições estáveis (Pasquill - Gifford, E, F):

3/1

u.S

F.6,2 o

h

]2-[s S :onde

é o índice de estabilidade da atmosfera

Checar equacão





Condição geral:

C - Com velocidade do vento próxima de zero (u 1 m/s) e condições calmas e estáveis (classe E e F) as equações anteriores não podem ser usadas, sendo recomendado o uso das seguintes equações :

3/8

4/1o

S

F5h

C.1 - para condições onde predomina a flutuabilidade (hidrostática)

1/4

4/1m

S

F0,4h

C.2 - para condições onde predomina a velocidade de

saída (jato)





Condição geral:

onde S [s-2] é o índice de estabilidade da atmosfera

z

Ta

g

S

- z

T dz

z

T

gradiente vertical de

temperatura ou diferenca de temperatura do topo da chaminé ao topo da pluma, dividido pela

altura da pluma : quadro

gradiente de temperatura

potencial

z

d gradiente gradiente vertical de

temperatura da adiabática seca (-

0,0098 K/m);

Ta = temperatura ambiente



Classe de Estabilidade Gradiente de TemperaturaAmbiente T / Z (ºC.m-1)

Valor Médio doGradiente T / Z (ºC.m-1)

A (extremamente instável)

< - 0,019 - 0,020

B (moderadamente instável)

- 0,019 à – 0,017 - 0.018

C (levemente instável - 0,017 à – 0,015 - 0,016

D (neutra) - 0,015 à – 0,005 - 0,01

E (levemente estável) - 0,005 à 0,0015 0,005

F (moderadamente estável)

> 0,015 0,028

Quadro : Gradientes térmicos verticais para as diversas classes de estabilidade atmosférica

Para categoria E: / z = 0,02 K/m se não for conhecido / z real.Para categoria F: / z = 0,035 K/m





# Correção da velocidade do vento no Topo da Chaminé (para todos os casos anteriores):

A velocidade do vento no topo da chaminé pode ser estimada por : 2

p

11 Vz .

10

z = Vz

Classe de Estabilidade Atmosférica

Expoente “p”

A (muito instável) 0.10

B (mod. instável) 0.15

C (lev. Instável) 0.20

D (neutro) 0.25

E (mod. Estável) 0.25

F (muito estável) 0.30





EXERCÍCIO SOBRE DISPERSÃO ATMOSFÉRICA

1. Uma chaminé de 3,5 m de diâmetro interno de 80 m de altura emite gases a 93ºC com uma velocidade de saída de 15 m/s.

Pede-se:

a. A vazão média do gás na chaminé? Supor: temp.amb.= 20ºCb. A altura efetiva para u = 4 m/s a 300 metros da chaminé?

pressão atm. =1010 mb cobertura nuvens = 2/8 período noturno

R. a) Q = Vs.A = 144,30 m3/s b) Utilizando Holland e Briggs : Ts = 93ºC => 366 K Ta = 293 K = 3,5 m

Classe E





EXERCÍCIO SOBRE DISPERSÃO ATMOSFÉRICA

2. Uma chaminé de 3,5 m de diâmetro interno de 80 m de altura emite gases a 20ºC com uma velocidade de saída de 15 m/s.

Pede-se:

a. A vazão média do gás na chaminé? Supor: temp.amb.= 20ºCb. A altura efetiva para u = 4 m/s a 300 metros da chaminé?

pressão atm. =1010 mb - tempo encoberto - período noturno

R. a) Q = Vs.A = 144,30 m3/s b) Utilizando Holland e Briggs : Ts = 93ºC => 366 K Ta = 293 K = 3,5 m

Classe D


Dispersão e transporte de poluentes atmosféricos (dispersão horizontal)


A dispersão da pluma ocorre em direção vertical e horizontal. A taxa a qual a dispersão ocorre depende de:

Velocidade do vento;Insolação;Outros fatores que causam disturbio e turbulência no

ar (morros, edifícios, etc);Altura efetiva da chaminé; Intensidade da fonte;Gradiente térmico, etc;


A dispersão do ar poluído pode ser numericamente simulado por várias técnicas, as quais são divididas em duas categorias (Zannetti, 1990):

Modelos EulerianosModelos lagrangianos


A diferença básica entre as duas resoluções é ilustrada na figura ao

lado, na qual o sistema de referência Euleriano é fixo (com respeito a terra), enquanto que o sistema de referência lagrangiano segue o movimento atmosférico médio



ScDcVt

c

2.

Modelos Eulerianos: A aproximação Euleriana é baseada no princípio da conservação da massa de um poluente de concentração C(x, y, z,t).

Onde, V = vetor velocidade do vento (u,v,w) = operador gradienteS = representam os termos de criação e decaimentoD2C = termo de difusão molecular, onde

D = é o coeficiente de difusibilidade molecular

2 = é o operador Laplaciano

2

2

2

2

2

22

zyx

A velocidade V é representada como a soma da velocidade média com os componentes de flutuação:

V = u + u'



Modelos Lagrangianos: A equação fundamental para a dispersão atmosférica de um poluente determinado é:

t

dtdrtrStrtrptrc '')','()',',(),(

Onde, a integração no espaço é feita sobre a totalidade do domínio atmosférico e o primeiro termo representa a concentração média em r para o tempo t; S(r',t') é o termo fonte; e p(r, tr', t') é a função densidade de probabilidade que uma parcela de ar move-se de r' no tempo t' para r no tempo t



O modelo gaussiano:

Os modelos de dispersão gaussianos podem ser vistos como Eulerianos e Lagrangianos.

Constituem a maioria dos modelos de poluição atmosférica e são baseados numa equação simples que descreve um campo de concentração tri-dimensional, gerado por uma fonte puntual sobre condições de emissão e meteorológicas estacionárias



O modelo gaussiano...

A distribuição da concentração da pluma ao redor do eixo central pode ser considerada uma Gaussiana, com os valores de distribuição sendo considerados afastamentos do eixo da pluma. A figura abaixo apresenta uma representação esquemática da dispersão de uma pluma segundo uma distribuição Gaussiana

y

z

h

x

(x, y, z)


Modelo Gaussiano

Curva de Concentração

Gaussiana



Uma aproximação da solução da equação geral de transporte e difusão é o modelo gaussiano clássico, ou Pasquill-Gifford. Nele a concentração média num ponto qualquer sobre o terreno, de coordenadas (x, y, z), resultante das emissões de uma fonte pontual, operando em regime permanente, localizada no ponto (0,0, H), quando a difusão na direção do escoamento é desprezada, pode ser expressa pela equação abaixo:

Cx y z

Qu y z

y

y

z H

z

z H

z, ,

exp²

exp²

.exp²

2 2 2 22 2 2




Cx y z

Qu y z

y

y

z H

z

z H

z, ,

exp²

exp²

.exp²

2 2 2 22 2 2

Equação emissão pontual contínua ou clássica utilizada para o cálculo das concentrações em um ponto de coordenadas (x, y, z).

onde:C (x,y,z) : concentração média do poluente, a sotavento da fonte, no ponto de

coordenadas (x,y,z) (g/m3)x : dist. a sotavento da fonte (m)y : dist. horizontal do eixo central da pluma (m)z : dist. acima do solo (m)Q : Vazão mássica de emissão (vazão de lançamento do gás) (g/s) : Velocidade média do vento (ms-1)H : Altura efetiva da chaminé (m) : coeficiente de reflexão [sem dimensão]y , z : coeficientes de dispersão (desvios padrões da distribuição gaussiana

das concentrations) horizontal e vertical (m)OBS: exp.- a/b = e -a/b

sendo e = 2,7 1

u



Este modelo consideradas algumas hipóteses simplificativas como:

=> A pluma apresenta distribuição Gaussiana;=> Não considera a deposição de material e reações de superfície;=> A emissão dos poluentes é considerada uniforme no tempo;=>A direção e velocidade do vento são constantes no período de tempo considerado;=> Não são consideradas as reações químicas na atmosfera;=> A classe de estabilidade atmosférica é constante no período de tempo considerado;=> Quando a pluma penetra na atmosfera, se eleva até alcançar uma altura de equilíbrio

horizontal. Com isso, a altura do centro da pluma permanece constante na direção predominante do vento, adotada como fixa durante a trajetória da pluma;

=> Para qualquer distância a concentração máxima sempre ocorre no centro da pluma;=> O perfil horizontal da concentração, descrito pela equação gaussiana, não se refere a

plumas instantâneas e, sim, representam concentrações médias sobre períodos de 10 minutos a 1 hora – depende dos coeficientes de dispersão adotados;

=> Quando é assumido que todo material que sai da pluma se conserva, o coeficiente é igual a 1, isto é, não há perda e que ao tocar o solo sofre reflexão;

=> A equação gaussiana traduz situações atmosféricas estacionárias, isto é, a emissão de poluentes é constante e todos os parâmetros meteorológicos são constantes.



A primeira consideração a ser feita é que as hipóteses apresentadas são razoáveis para cálculos de concentração sobre períodos variando de 10 minutos a uma (01) hora.


Os coeficientes de dispersão horizontal ( y) e vertical ( z) podem ser estimados utilizando-se o modelo de Briggs (1974) ou de Pasquill-Gifford (ver ábacos e equações na sequência).

O tempo de amostragem varia de 15 minutos a 1 hora e os resultados são válidos para distâncias de no máximo 10 km.


MODELO MATEMÁTICO GAUSSIANO DE DISPERSÃO MODELO MATEMÁTICO GAUSSIANO DE DISPERSÃO DE POLUENTES NA ATMOSFERADE POLUENTES NA ATMOSFERA

x

y

zh

vento

Qualidadedo ar

y

z

hQ




Categoria y z

A - B 0,32 x (1 + 0,0004x) -0,5 0,24 x (1 + 0,001x) -0,5

C 0,22 x (1 + 0,0004x) -0,5 0,20 x

D 0,16 x (1 + 0,0004x) -0,5 0,14 x (1 + 0,0003x) -0,5

E - F 0,11 x (1 + 0,0004x) -0,5 0,08 x (1 + 0,0015x) -0,5

Parâmetros de dispersão urbana por Briggs (para distâncias entre 100 e 10.000 M) - Média de 10 minutos




Parâmetros de dispersão para condições de campo aberto, por Briggs (para distâncias entre 100 e 10.000 m) - Média de 10 minutos

Categoria y z

A 0,22 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,20 x

B 0,16 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,12 x

C 0,11 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,08 x (1 + 0,0002x) -0,5

D 0,08 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,06 x (1 + 0,0015x) -0,5

E 0,06 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,03 x (1 + 0,0003x) -1

F 0,04 x (1 + 0,0001x) -0,5 0,16 x (1 + 0,0003x) -1




Abaco para determinacão do coeficiente de dispersão horizontal ( y)segundo Pasquill-Gifford




Abaco para determinacão do coeficiente de dispersão vertical ( z) segundo Pasquill-Gifford



22

1

z

H

ev.z.y.

Q)z,y,x(C

z= 0y= 0

22

12

2

1

z

H

ey

y

ev.z.y.

Q)z,y,x(C

z= 0

v.z.y.

Q)z,y,x(C

z= 0

y= 0H=0



Máxima concentração do poluente ao nível do solo:


2

Hz C

(x,0,0)max =

0,117 Q

V y z

Com o valor de z entra-se no ábaco e retira-se x máx. . Com x máx calcula-se y .

σ σ



Variação do cálculo da concentração com o tempo da amostragem

Os coeficientes de dispersão empregados nos modelos matemáticos foram obtidos experimentalmente, dependem do tempo de amostragem e dos períodos de emissão contínua utilizados nos experimentos.

As concentrações calculadas com esses parâmetros devem ser corrigidas para os intervalos de tempo de interesse para o estudo.

Afim de confrontar os valores calculados com os padrões de qualidade do ar os valores devem ser corrigidos para 24 horas.



Variação do cálculo da concentração com o tempo da amostragem

Fonte

concentração

méd

ia

concentração instantânea

direção instantânea do vento



Variação do cálculo da concentração com o tempo da amostragem ...

A correção das concentrações calculadas pelos modelos para o intervalo de tempo de interesse para o estudo pode ser feita pela seguinte equação:

T

T C = C

p

2

112

C2 = concentração do poluente corrigida para o intervalo de tempo de interesse (g/m3);C1 = concentração do poluente calculada para o intervalo de tempo dos parâmetros de dispersão do modelo (g/m3);t2 = intervalo de tempo de interesse;t1 = intervalo de tempo dos parâmetros de cálculo do modelo (10 minuto ou 1hr);q = fator de correção que varia entre 0,20 e 0,30

q = 0,25 à 0,3 para 1 hora t2 100 horas

q = 0,20 para t2 1 hora



EXERCÍCIOS DE DISPERSÃO HORIZONTAL:

1. Uma termoelétrica queima 200 ton/dia de carvão. O carvão contém 3% de S e 40% de cinzas. Calcule a concentração de SO2 em g/m3 a 0,8 km da chaminé. A velocidade do vento a 10 metros de altura é de 4 m/s e a altura efetiva da chaminé é de 50 metros (considere estabilidade classe D).




2. Para o problema anterior onde ocorrerá a máxima concentração de

SO2 ao nível do solo e qual o seu valor em

g/m3?




3. Recalcule o problema 1 para v = 5 m/s, altura da chaminé de 45 m, temperatura ambiente de 15ºC e temperatura de saída da chaminé de 240ºC, velocidade de saída do gás da chaminé de 10 m/s, tempo-noite encoberto com nuvens ( 4/8), diâmetro da chaminé = 3,5 m. Utilize Briggs para o cálculo da altura efetiva da chaminé.

Considere que o carvão contém 1% de S e 11% de cinzas –

calcule para 1 km da chaminé


MODELOS USUAIS NO MERCADO: MODELOS GAUSSIANOSMODELOS USUAIS NO MERCADO: MODELOS GAUSSIANOS

Como descrito por ZANETTI (1990) e KIELY (1996) o modelo gaussiano é a técnica mais amplamente utilizada para estimar o impacto de poluentes não reativos.

Fonte: ZANNETTI (1990)

TURNER (1994) e KIELY (1996) descrevem que existem alguns pressupostos quanto ao uso da equação gaussiana:

•Emissão contínua;

•Conservação de massa;

•Condições estacionárias;

•Distribuição gaussiana da concentração no sentido vertical e horizontal.


UTILIDADE DOS MODELOSUTILIDADE DOS MODELOS

Segundo SEINFELD (1986) os modelos matemáticos de qualidade do ar podem ser úteis para:

•estabelecimento de legislação para controle de emissões;

•avaliação de técnicas e estratégias de controle de emissões propostas;

•planejamento da localização de futuras fontes de poluentes do ar;

•planejamento para controle de episódios agudos de poluição do ar;

•avaliação e atribuição de responsabilidades para níveis existentes da poluição do ar.


CÁLCULOS NECESSÁRIOSCÁLCULOS NECESSÁRIOS

Três diferentes tipos de cálculos são necessários para estimar a concentração ao longo do tempo:

•a elevação da pluma acima da chaminé;

•a dispersão dos poluentes;

•a concentração ao longo do tempo.

Fatores que afetam os cálculos:

• topografia;

• uso do solo;

• propriedades dos poluentes;

• configuração da fonte;

• múltiplas fontes;

• tempo de exposição.


Do conjunto de modelos existentes em uso no mundo, com a devida aprovação da EPA

(Environmental Protection Agency), destacam-se o ISC (Industrial Source Complex) e o VALLEY que,

pela suas versatilidades de processamento simultâneo de diversas fontes e adequação às características meteorológicas e topográficas

específicas, são largamente utilizados no Brasil pelas empresas de engenharia ambiental e órgãos

de controle.

MODELOS USUAIS NO MERCADO: MODELOS GAUSSIANOSMODELOS USUAIS NO MERCADO: MODELOS GAUSSIANOS




z

H

ventos

h

h

xy

z

y

Q (emissão)

C (imissão)

2

zHz

21

e

2

zHz

21

e

2

yy

21

ez.vy..2.

Qz)y,C(x, .

MODELO GAUSSIANO PARA EMISSÕES CONTÍNUASMODELO GAUSSIANO PARA EMISSÕES CONTÍNUAS


z

H

ventos

h

h

xy

z

y

Q (emissão)

C (imissão)

MODELO GAUSSIANO PARA EMISSÕES INSTANTÂNEAS - PUFFMODELO GAUSSIANO PARA EMISSÕES INSTANTÂNEAS - PUFF

2

zHz

21

e

2

zHz

21

e

2

yy

21

.e

2vt-x21

ezy...(2.

Mz)y,C(x, .x

x) 2/3

x


ODODIS – ODOur Dispersion Software

Experimentos em Alès,

Franca, em 1996.

Doutorado de

Henrique de Melo Lisboa

Puff Model para

odores e gases

passivos


Lembrete: abrir o modelo e demonstrar


DESENVOLVIMENTO DO MODELO - AIDDESENVOLVIMENTO DO MODELO - AID

Avaliação Instantânea da Dispersão

Criação da interface com o usuário

ConfiguraçãoPropriedadesda interface

Definição códigospara diferentes

eventos

Teste edepuração

da aplicação


JANELA PRINCIPAL - AID JANELA PRINCIPAL - AID

Acesso à janela que apresenta os créditos do programa bem como uma rápida descrição de suas características.

Acesso a descrição sucinta sobre os tópicos Os Modelos, Dados necessários, Cálculos realizados e Resultados, assim como referências bibliográficas sobre a teoria da modelagem matemática.

Acesso a um minicurriculo do autor do programa.

Acesso às demais janelas para entrada dos diferentes dados necessários.


OBJETIVO GERAL

Desenvolver um programa computacional para modelagem matemática da dispersão de poluentes atmosféricos, base para avaliação prévia da dispersão de poluentes provenientes de fontes fixas, aplicável à dispersão de emissões contínuas e instantâneas, com objetivos profissionais e didáticos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•Conhecer e avaliar aspectos teóricos e práticos de modelos matemáticos de dispersão de poluentes atmosféricos;

•Demonstrar conceitos e aplicações da modelagem matemática para dispersão de poluentes na atmosfera;

•Validar a programação do modelo matemático, comparando os resultados da modelagem matemática com resultados de outros modelos existentes;

•Aplicar o programa desenvolvido em uma situação real.

OBJETIVOSOBJETIVOS


•Aumento da poluição atmosférica em grandes centros urbanos e industriais;

•Necessidade do planejamento das bacias atmosféricas e de ferramentas capazes de avaliar sua qualidade do ar e o impacto de novas fontes;

•Possibilidade de uso dos modelos matemáticos para a fiscalização e orientação das fontes emissoras;

•Pouca utilização da modelagem matemática de qualidade do ar para o planejamento das bacias atmosféricas no Brasil;

•Novas legislações sobre poluição atmosférica (ex. Lei Nº 13.806 PR de 30/09/2002, que descreve “Art. 14. A verificação do atendimento aos padrões de qualidade do ar deverá ser efetuada pelo monitoramento dos poluentes na atmosfera ou, na ausência de medições, pela utilização de modelos matemáticos de dispersão atmosférica.”

JUSTIFICATIVASJUSTIFICATIVAS


Fundamentação teórica

Desenvolvimento do

programa

Validação do programa

Aplicação do programa

DESENVOLVIMENTODESENVOLVIMENTO

Teoria sobre dispersão atmosférica,modelos de qualidade do ar, modelos gaussianos, coeficientes de dispersão, modelos para cálculos da elevação da pluma.

Criação das interfaces com os usuários e algoritimos do programa considerando os fundamentos teóricos.

Comparação dos resultados do programa com o resultados do experimento de Prairie Grass e com o modelo ODODIS.

Utilização do programa para cálculos de dispersão dos poluentes de uma indústria de papel e celulose.


• Fácil utilização, pois o Visual Basic possui como vantagem a interface gráfica;

• Orientações ao usuário, nas diferentes janelas;

• Aplicação para gases leves ou gases com densidade igual ou inferior ao ar atmosférico (compostos minoritários em relação ao ar);

• Coordenadas polares para direção do vento e posição do receptor;

• Simulação instantânea das concentrações;

• Modelagem para emissões contínuas e instantâneas;

• Cálculo da elevação da pluma segundo as equações de Briggs e Holland;

• Resultados em forma de um mapa com curvas de isoconcentrações;

• Apresentação no idioma Português;

• Informações sobre padrões de qualidade do ar;

• Informações sobre características e efeitos de alguns poluentes emitidos por fonte fixas.

CARACTERÍSTICAS DO MODELO - AIDCARACTERÍSTICAS DO MODELO - AID


APLICAÇÃO DO MODELO - AIDAPLICAÇÃO DO MODELO - AID

Foi aplicado considerando os dados da Klabin Papéis Monte Alegre (papel e celulose), situada na Fazenda Monte Alegre em Telêmaco Borba PR.



Considerando a possibilidade de sobrepor uma planta da área de estudo sobre o mapa de isoconcentrações, foi gerado um croqui da cidade com alguns pontos de referência.

Fontes emissoras



Para todas as modelagens foram utilizados os dados meteorológicos predominantes na região.



A figura apresenta uma integração da dispersão de todas as fontes emissoras de SOx. Verifica-se que, mesmo com a integração das fontes, as concentrações estão bem abaixo dos padrões do CONAMA 03/90, mas considerando a predominância dos ventos e a posição geográfica da cidade, percebe-se que as áreas mais impactadas são as da região central.


CONCLUSÃOCONCLUSÃO

A validação de modelos de dispersão deve ser uma prática constante para reduzir a incerteza dos resultados dos modelos de qualidade do ar. O programa AID, mesmo considerando as variações dos resultados obtidos com a validação, pode ser utilizado como ferramenta para avaliação inicial da dispersão de poluentes provenientes de fontes fixas, aplicável à dispersão de emissões contínuas. Verifica-se isto, com a aplicação prática realizada e com os resultados obtidos.

O programa AID não é exato, assim como outros modelos não são. Pois muitos dos erros estão associados à suposição de que as condições de dispersão são as mesmas, aos erros referentes aos cálculos de elevação da pluma, aos cálculos dos coeficientes de dispersão e à conversão das concentrações de curto prazo para prazos adequados à legislação.



O programa AID apresenta uma idéia qualitativa/quantitativa do que pode acontecer, das piores condições meteorológicas e das distâncias onde ocorrem as concentrações máximas, e nunca deve substituir por completo o monitoramento da qualidade do ar.

Para a dispersão de poluentes considerando as emissões instantâneas e em função deste modelo (Puff) não ter sido validado, o programa AID produz uma noção de como ocorre a dispersão na área de interesse.

Desta forma, o programa AID pode ser utilizado com fins profissionais e didáticos, podendo ser utilizado para difundir o conhecimento e os conceitos sobre modelagem matemática de dispersão de poluentes.



Recomenda-se algumas melhorias que podem ser introduzidas no programa AID:

•validação do modelo para emissões instantâneas (Puff) e ao mesmo o desenvolvimento de algoritmos que permitam trabalhar com múltiplos Puffs ou Puffs aleatórios, facilitando a avaliação da dispersão de determinados poluentes que não devem ser modelados com modelos gaussianos para emissões contínuas, como por exemplo os odores;

•desenvolvimento de algoritmos que permitam entrar com um banco de dados meteorológicos, de forma a predizer a concentração dos poluentes em médias diárias, mensais ou mesmo anuais;

•desenvolvimento de algoritmos que incorporam situações de terrenos não planos, decaimento dos poluentes na atmosfera e reflexão na camada de inversão.

OBRIGADO!OBRIGADO!

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Dispersão de poluentes