UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE ALOHA PARA SIMULAÇÃO DE VAZAMENTO DE GÁS FOSGÊNIO

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Ambiental

Autores

Campos, E.G.P. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Jesus, A.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Nascimento, J.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Costa, F.M.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Pires, A.M.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Junior, S.E.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Araújo, A.B.C. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA) ; Rodrigues, W.L. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPA)

Resumo

O gás fosgênio é altamente tóxico à saúde humana, mas apresenta várias aplicações industriais, dentre as quais destacam-se a produção de fármacos e agrotóxicos. A simulação pelo software ALOHA foi baseada em um tanque cilíndrico de armazenamento de líquido pressurizado do gás fosgênio com quatro cenários em diferentes condições climáticas para um mesmo modelo de dispersão gasosa (Heavy Gas Model). Sendo o cenário dois, com ventos de 2,77 m/s a 32ºC apresentando os maiores riscos de propagação, cerca de 166 metros com concentrações acima de 2 ppm que é o índice IDLH( risco imediato a vida e a saúde) e com 166 a 280 metros tendo concentrações acima de 0,75 ppm que é o índice AEGL-3 (risco de morte considerando 8 horas de exposição) mostrando ser o cenário mais perigoso.

Palavras chaves

gás fosgênio; software ALOHA ; dispersão gasosa

Introdução

Na indústria o gás fosgênio é usado principalmente para produção de polímeros de isocianato, agrotóxicos, corantes e produtos ureáticos para aplicação farmacêutica. Mas a sua manipulação pode apresentar riscos à saúde humana, uma vez que foi usado como arma bélica durante a I Guerra Mundial (SILVA et al., 2012; NASCIMENTO et al., 2009), por se tratar de uma substância sufocante, devido ter como resultado da sua reação com água, a formação de ácido clorídrico e dióxido de carbono. Por apresentar essas características o estudo da dispersão de vapores tóxicos do gás fosgênio na forma de nuvem, analisando os ricos, consequências e vulnerabilidade são de grande importância, permitindo identificar áreas de riscos e o comportamento da dispersão através da modelagem do acidente (PANDYA et al.,2012). De maneira geral o tamanho da zona de dispersão depende da densidade, volatilidade, das condições atmosféricas e da quantidade liberada do gás (KRAMER; MONTAÑO, 2010). Para auxiliar o estudo do comportamento da dispersão atmosférica de vapor, várias ferramentas computacionais podem ser empregadas, uma delas é o software ALOHA (Area Location of Hazardous atmospheres), desenvolvido pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), onde as concentrações de interesse podem atingir em função do cenário acidental e nos casos de explosões e incêndios, estimar a radiação térmica (CARDOSO JUNIOR; SCARPEL, 2012). Com o auxílio desse software é possível simular situações de emergência avaliando os riscos da dispersão dos gases tóxicos e inflamáveis, estimando parâmetros de dispersão como distância e velocidade de propagação, riscos reais de exposição, distribuição de concentração do gás no ambiente, radiação térmica em casos de incêndio e explosões (CARDOSO JUNIOR; SCARPEL, 2012).

Material e métodos

Utilizou-se o software de domínio público ALOHA versão 5.4.1.2 para simular o vazamento do gás em quatro ambientes com diferentes condições climáticas e para um mesmo modelo de dispersão modelo de gás pesado – Heavy Gas Model, devido à alta densidade do gás. Foram adotadas as coordenadas e condições climáticas (temperatura, umidade e velocidade dos ventos) típicas do Estado do Amapá para uma possível implantação de uma linha de produção que utilize o gás fosgênio como insumo, onde foram simulados 4 ambientes, onde considerou-se um mesmo tanque cilíndrico vertical de dimensões 0,45 cm de diâmetro e 1,22 metros de altura em ambiente aberto a 1 atm que armazena o fosgênio na forma de líquido pressurizado. Considera-se um orifício de 0,1 cm (furo gerado por trinca no material) por onde ocorre o vazamento do gás. Os ambientes são descritos na tabela 1. Todas as simulações foram feitas para 1 hora de vazamento. Existem dois modelos em que o programa modela a dispersão gasosa, e cada modelo apresenta especificidades no processo de dispersão. O modelo Gaussiano prediz a distribuição de concentração de um estado estacionário de um gás neutro leve lançado (ALOHA Techincal Documentation, 2013). Modelo de Dispersão para Gases Pesados (Heavy Gas) é baseado no modelo de DEGADIS com aplicabilidade para gases densos. Esse modelo é limitado por não levar em consideração o impulso inicial do vazamento do gás. Os métodos numéricos utilizados no ALOHA diferem do de DEGADIS pela simplificação da pressão do ar ambiente ser independente do tempo e posição na simulação (ALOHA Techincal Documentation, 2013).

Resultado e discussão

O objetivo desta análise foi identificar a que distância e os impactos das nuvens de gás atingiram áreas vulneráveis no caso de vazamento com os dados de entrada da tabela 1. Os riscos das concentrações de nuvem de gás, segundo dados estabelecidos pela organização Occupational Safety and Health Administration (OSHA), o IDLH (risco imediato a vida e a saúde) para o gás fosgênio é igual a 2 p.p.m., 0,75 p.p.m. para o AEGL-3 (risco de morte considerando 8 horas de exposição) e 1,5 p.p.m. para o ERPG-3 (1 hora de exposição sem danos a vida). Em todos os cenários observa-se o risco de morte de forma que, no ambiente 01 a exposição ao gás se mostra menos caótica em comparação com os demais ambientes, com concentrações acima de 2 p.p.m. com um alcance máximo de dispersão de 89 metros para IDLH, 0,75 p.p.m. com um alcance máximo de 101 a 145 metros para AEGL-3 e 1,5 p.p.m. com um alcance máximo de 89 a 101 metros para ERPG-3. O ambiente 02 apresenta o cenário mais caótico a saúde humana, com concentrações acima de 2 p.p.m. até o alcance máximo de 166 metros (IDLH), 0,75 p.p.m. com alcance máximo de 194 a 280 metros (AEGL-3) e 1,5 p.p.m. com alcance máximo de 166 a 194 metros (ERPG-3), com os ventos mais lentos a temperatura de 32ºC. Os demais resultados dos ambientes são mostrados na tabela 2 a seguir.

Dados de entrada para simulação da dispersão gasosa do gás fosgênio no software ALOHA.


Análise de risco da dispersão do gás fosgênio nos ambientes, especificando as distancias percorridas de (alcance máximo) das nuvens do gás em metros.

Conclusões

A modelagem de dispersão gasosa permite prever aproximadamente certas condições de risco reais nos processos que envolvem gases nocivos, e assim permitindo a tomada medidas de controle para prevenir acidentes ou zonear as áreas de perigo. Como se pode observar, o gás fosgênio é bastante nocivo independente dos ambientes adotados no processo de modelagem, cabendo então, caso o processo seja viável de se projetar e executar, que o gestor ou encarregado tome medidas efetivas de prevenção de acidentes com o gás.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade do Estado do Amapá

Referências

CARDOSO JUNIOR, M. M.; SCARPEL, R. A.; Estimativa do risco individual e social para o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário utilizando um modelo simplificado. 2012.

KRAMER, C.R.; MONTAÑO, M.; Estudo de avaliação de riscos aplicados à estação de tratamento de esgotos de São José do Rio Preto. São Paulo-SP. 2010.

NASCIMENTO , L.; CAVALCANTI, B. F.; AGOSTINHO, L. C. L. Modelagem termoquímica da desinfecção por cloro gasoso. Tecno-Lógica. v. 13, n. 2, p. 86-92, 2009.

NOAA Techical Memorandum NOS OR&R 43. ALOHA (Areal Locations of Hazardous Atmospheres) 5.4.4: Technical Documentation. Seattle, 2013.

PANDYA, N.; GABAS, N.; MASRDEN, E.; Sensitivity analysis of Phast’s atmospheric dispersion model for three toxic materials (nitric oxide, ammonia, chlorine). jornal of Prevention in the Process Industries, v.25, p. 20-32, 2012.

SILVA, G. R.; BORGES, I. Jr.; VILLAR, J. D. F. Chemical defense: history, warfare agent classification and action of neurotoxic agents. Quimica Nova. v. 35, n. 10, p. 2083-2091, 2012.