Ferramentas MatemÁticas Para Simulação Da Dispersão De Contaminantes AtmosfÉricos Em Problemas Aplicados De Engenharia

Rodrigo Martins Dorado, Davidson Martins Moreira

Resumo


Introdução: Os processos que governam o transporte e a difusão de poluentes são numerosos e de uma complexidade tal que não é possível descrevê-los sem a utilização de modelos matemáticos, que resultam ser um instrumento técnico indispensável para a gestão ambiental. Estes modelos, que permitem uma validação do nível observado de poluentes e a causa efeito das emissões, podem ser utilizados para evitar eventos críticos de poluição, discriminar os efeitos de várias fontes e de vários poluentes, impacto de novas fontes, e da mesma forma, validar o estado da qualidade do ar em um determinado lugar. Neste contexto, este trabalho consiste desenvolvimento de modelos computacionais baseados em metodologias numérico/analíticas para problemas aplicados às ciências exatas e da terra e engenharias, envolvendo principalmente o estudo da dispersão de poluentes atmosféricos. O objetivo principal deste trabalho é gerar subsídios para o plano de emergência de evacuação de pessoal em Angra I e no Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) para uma primeira avaliação na obtenção de uma ferramenta computacional na estimativa do campo de concentração de contaminantes em caso de acidentes. Material e Métodos: O campo de concentração de contaminantes foi obtido com a solução analítica da equação da difusão-advecção utilizando-se o novo método GILTT ("Generalized Integral Laplace Transform Technique"). Este método é totalmente analítico e compreende os seguintes passos: solução de um problema associado de Sturm-Liouville, expansão da concentração de poluentes em uma série em termos das autofunções, substituição desta expansão na equação de difusão-advecção e, finalmente, tomados os momentos. Esse procedimento nos leva a um conjunto de equações diferenciais ordinárias chamadas de problema transformado. Na obtenção do campo de velocidades e parâmetros micrometeorológicos (necessários como entrada no modelo de dispersão) foram usados os modelos Meso-NH e MM5. Na simulações de Angra utilizou-se o modelo Meso-NH (LES). Resultados e Discussão: O experimento usado nas simulações em Angra I consistiu da liberação controlada de vapor d’agua tritiada radioativa a partir de uma torre meteorológica, de 100 m de altura, próxima a Usina Nuclear na praia de Itaorna, em Angra dos Reis, durante cinco dias, de 28 de Novembro a 4 de dezembro de 1984. Os resultados das simulações mostram uma boa concordância com os dados experimentais. A análise qualitativa dos resultados no CLA é muito boa, mostrando que a metodologia usada neste trabalho é uma ferramenta promissora na simulação da dispersão de contaminantes atmosféricos. Conclusões: Os objetivos deste trabalho foram efetivamente alcançados, desde que, estas ferramentas matemáticas mostraram o comportamento do campo de concentração de contaminantes na região de Angra I e do CLA com cenários típicos da região. É importante salientar que o modelo usado nas simulações já foi amplamente testado com dados experimentais existentes na literatura, o que aumenta a confiabilidade dos resultados. Este modelo tem vantagens sobre os atuais modelos utilizados pela NASA, pois, além de não ser um modelo Gaussiano, trabalha bem em turbulência não-homogênea e em condições não-estacionárias. Orgão de Fomento: CNPQ, FAPERGS

Palavras-chave


Poluição do Ar, Modelos de Dispersão, Usina Nuclear, Gestão Ambiental

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