Análises de Acidentes Industriais a Partir de Simulações Atmosféricas

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Tavares, V.M. (IFRJ) ; Vieira, F.A. (IFRJ)

Resumo

A atividade industrial apesar de ser benéfica para a economia pode, em casos acidentais, por exemplo, causar danos de grandes proporções às biosferas adjacentes. O HYSPLIT é uma ferramenta que auxilia, entre outras funcionalidades, no dimensionamento de emissões gasosas e de partículas na atmosfera, como realizado para os acidentes no porto de Santos e em Cubatão, em um incêndio em tanques de combustível e no vazamento de nitrato de amônio, respectivamente. Foi possível analisar o alcance e o impacto de ambos nas camadas superficiais e troposféricas das emissões poluentes ou tóxicas ocorridas através de gráficos de dispersão, deposição e concentração média.

Palavras chaves

Simulações Atmosféricas; HYSPLIT; Acidentes Industriais

Introdução

O HYSPLIT, Hybrid Single-Particle Lagragian Integrated Trajectory, é uma ferramenta extremamente útil para o desenvolvimento de simulações atmosféricas. Através de modelos matemáticos complexos definidos a partir de variáveis meteorológicas, é capaz de produzir gráficos de trajetórias de massas de ar, de dispersão de partículas e deposição. Suas aplicações são extremamente variadas, sendo possível investigar a fonte de algum material perigoso encontrado, prever os impactos causados por incêndios florestais, vulcões em erupção e acidentes industriais, entre outras inúmeras aplicações. Os modelos utilizados pelo simulador são baseados nos conceitos matemáticos de Lagragian, tornando possível realizar os cálculos de movimento tridimensional com a influência de fatores meteorológicos em diversos pontos e planos (ROLPH et al, p. 210-211, 2017). No dia 2 de abril de 2015, às 10 horas do horário local, iniciou-se um incêndio em um tanque de combustível que comportava 6 milhões de litros de combustível, após o incidente, que durou 192 horas, outros 5 tanques, de mesma capacidade, foram consumidos pelo desastre. O ocorrido no porto de Santos foi, até então, o maior da história da cidade (VENTURA, 2015). Em Cubatão, no dia 5 de janeiro de 2017, um acidente em uma fábrica de fertilizantes resultou em um incêndio e um vazamento de nitrato de amônio, fenômeno iniciado por volta das 15 horas no horário local e encerrado por volta das 22 horas e 30 minutos (A TRIBUNA ONLINE, 2017).

Material e métodos

As fontes jornalísticas forneceram informações primárias importantes como localização, data, horário e duração dos acidentes. Imagens divulgadas pelos mesmos também auxiliaram na estimativa de alguns parâmetros importantes. A partir dos detalhes analisados para ambos os acidentes, iniciaram-se as simulações de dispersão de gases com os parâmetros indicados em seguida. Cubatão: Neste caso, os parâmetros temporais foram apenas 3 horas e 30 minutos de emissão (período no qual o incêndio foi controlado), 24 horas de duração da simulação com início às 17 horas UTC (15 horas no horário local) do dia 5 de janeiro de 2017. Para a dinâmica do acidente, foram utilizados: Unidade de massa como 1 (Por não se ter a informação da massa emitida, a utilização dessa massa representará 100% e consequentemente os resultados demonstrarão uma proporção do que foi emitido), emissão estimada entre 10 metros e 50 metros acima do nível do solo e uma deposição seca padrão de 0,001 m/s. Santos: Para este acidente, os parâmetros temporais utilizados foram 84 horas de emissão, 84 horas de duração total do evento com início às 13 horas UTC (10 horas no horário local) do dia 2 de abril de 2015. Para a dinâmica do incidente, foram utilizados: Unidade de massa como 1, a emissão estimada entre 20 metros e 200 metros acima do nível do solo para a formação de uma nuvem e uma deposição seca de 0,001 m/s. As informações foram utilizadas para o desenvolvimentos de gráficos de dispersão de matéria que qualificam a concentração média entre 0 e 100 metros de altura, a deposição da matéria ao nível da superfície terrestre e a posição das partículas emitidas. Em ambas as simulações, o arquivo meteorológico utilizado foi o GDAS 0.5 graus dos respectivos dias iniciais em relação aos eventos.

Resultado e discussão

Após a realização da simulação, foram gerados quatro tipos de resultados gráficos: A concentração média da massa dispersa entre 0 m e 100 m de altura acima do nível do solo, deposição na superfície das áreas afetadas, a posição estimada das partículas e o tempo de chegada. Cubatão: A massa de nitrato de amônio e a massa gasosa proveniente do incêndio foram ambas diretamente deslocadas, por massas de ar, em direção ao mar, passando sobre as cidades de Santos, Guarujá, São Vicente e Praia Grande, sendo a de Santos, a mais afetada em termos de deposição e de concentração de material na parte inferior da troposfera. Após alcançar a atmosfera sobre o mar, a massa dispersa manteve-se em direção oposta à costa. Santos: Durante o início do incêndio, as correntes de ar que passavam pela região estudada originavam-se da região marítima e se deslocavam para a região continental, sendo assim, a massa gasosa e particulada foi transportada em direção ao território brasileiro. Apenas por volta das 16 horas, no horário local, do dia 4 de abril de 2015, as partículas começaram a ser direcionadas para o mar, entretanto uma grande parcela da massa emitida ainda se encontrava sobre o território nacional. Cerca de 24 horas após o evento descrito anteriormente, as novas massas emitidas pelo incêndio estavam sendo deslocadas diretamente para o mar, diminuindo o impacto troposférico nas áreas urbanas próximas. Somente ao final da simulação, a maior parcela das partículas estava sobre a região marítima enquanto outra pequena fração das partículas encontrava-se sobre o território da região sul do Brasil. A deposição de matéria alcançou até aproximadamente 1100 km de distância do ponto de origem, afetando as regiões sudeste, centro-este e sul do país além de uma pequena área do Paraguai.

Parte dos resultados das simulações acerca do ocorrido em Cubatão.


Parte dos resultados das simulações acerca do ocorrido em Santos.

Conclusões

Após a análise de todos os resultados obtidos, o caso de Cubatão apresentou a melhor dispersão possível, pois durante toda a simulação, as massas tóxicas foram deslocadas diretamente às regiões marítimas, que apesar de passar sobre regiões urbanas, foram de menor impacto caso se direcionassem adentrando o continente. O acidente no porto de Santos demonstrou que apesar da extrema proximidade com o mar, grande parte da massa emitida foi deslocada ao continente e impactou, em alguma dimensão, uma área muito ampla e distante da origem da mesma.

Agradecimentos

Agradeço ao CNPq e ao IFRJ pelo apoio e oportunidade de participar do PBITI e imensamente ao NOAA pela disponibilização do software.

Referências

VENTURA, L.A.S. Após 192 horas, fogo é extinto em Santos. Estadão, 2015. Disponível em: <https://sao-paulo.estadao.com.br/noticias/geral,apos-192-horas-fogo-e-extinto-em-santos,1666668>. Acesso em: 12 mar. 2018.
A TRIBUNA ONLINE. Incêndio atinge unidade da Vale Fertilizantes em Cubatão: Polo Industrial foi evacuado; Corpo de Bombeiros enviou equipes de diversas cidades. 2017. Disponível em: <http://www.atribuna.com.br/noticias/noticias-detalhe/cidades/incendio-atinge-unidade-da-vale-fertilizantes-em-cubatao/?cHash=d3c50076d92b8363484983796d06cc26>. Acesso em: 26 mar. 2018.
ROLPH, G.; STEIN, A.; STUNDER, B. Real-time Environmental Application and Display sYstem: READY. Environmental Modelling & Software, National Oceanic and Atmospheric Administration, Air Resources Laboratory, NCWCP/RARL, 5830 University Research Ct., College Park, MD 20740, USA. p. 210-228, 2017.