Realizado em Vitória/ES, de 09 a 11 de Setembro de 2015.
ISBN: ISBN 978-85-85905-13-2
TÍTULO: ESTUDO DA DISPERSÃO ATMOSFÉRICA DE POLUENTES PROVENIENTE DA EXAUSTÃO DE CHILLERS
AUTORES: Capucho, J. (FAACZ) ; Ferreira, M. (FAACZ) ; Lopes, I. (FAACZ) ; Dourado, H. (FAACZ)
RESUMO: O presente trabalho visa estudar a dispersão de monóxido de carbono emitido pelas chaminés dos chillers de refrigeração em uma das instalações de uma empresa localizada na cidade de Vitória/ES. Foi realizada uma simulação numérica da dispersão dos gases provenientes da chaminé utilizando uma ferramenta de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC), possibilitando a análise das concentrações do gás emitido em diversos pontos do sítio da empresa. Os resultados apontaram que, apesar da concentração de CO próximo ao solo encontrar-se abaixo dos máximos regulamentados, próximo à parede do prédio onde a chaminé está localizada, e onde existem entradas de ar, a concentração observada foi excessiva. Os resultados apontam que o posicionamento da chaminé deve ser reavaliado.
PALAVRAS CHAVES: Dispersão atmosférica; Monóxido de carbono; Simulação numérica
INTRODUÇÃO: A poluição do ar é um tema que cada vez mais ganha espaço na mídia e se torna objeto de pesquisa e estudo, principalmente porque influencia diretamente a saúde humana (SOARES; RAMALDES, 2012). Lisboa (2007) registra uma relação percentual dos principais poluentes atmosféricos urbanos, dentre os quais se destaca o CO.
Observou-se a necessidade de se estudar a dispersão dos poluentes emitidos pelas chaminés dos “chillers” localizados em uma empresa na cidade de Vitória, Espírito Santo. Essas chaminés haviam sido recentemente reposicionadas, uma vez que havia sido detectado, no interior do Prédio de Utilidades da empresa, uma concentração de monóxido de carbono, acima da permitida pela norma regulamentadora utilizada como parâmetro pela empresa (NR 15), que estabelece um limite de 39ppm ou 43mg/m³.
A fim de proceder à validação do novo posicionamento da chaminé, propõe-se uma simulação DFC, a fim de prever a dispersão dos poluentes emitidos pelos “chillers”, analisando concentrações de CO e possíveis regiões afetadas no domínio da empresa.
O método proposto é recomendado para análises de dispersão atmosférica, especialmente quando a análise envolve ambientes compostos por geometrias complexas (DEJOAN et al., 20XX). Além disso, a simulação DFC produz resultados mais rápidos e mais baratos em relação a experimentos de campo, com custos inferiores, além de permitir uma análise do desempenho de diferentes soluções de posicionamento da fonte poluente (LEITE; FROTA, 2010).
MATERIAL E MÉTODOS: Para o estudo foi utilizado o programa ANSYS CFX 14.0, ferramenta DFC composta por módulos, onde é possível elaborar desde o modelo a que se vai estudar até o tratamento dos resultados (BRANDÃO, 2009). O modelo de turbulência utilizado foi baseado nas equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS), comumente utilizado em estudos de dispersão atmosférica em presença de obstáculos (Rodrigues, 2008).
Com o intuito de atender aos objetivos foram determinados receptores cujas posições foram definidas em função da dispersão do monóxido de carbono pelas chaminés e pelas regiões de maior circulação de pessoas dentro dos domínios da empresa. Para cada receptor, foram avaliados perfis verticais de concentração de monóxido de carbono. Ainda, foi considerada uma região de maior relevância dada desde o solo até uma altura de 3 metros, em referência a região com a presença de pessoas.
De forma complementar, foram adotadas imagens contendo as linhas de corrente do poluente emitido pelas chaminés, bem como a concentrações de CO sobre as superfícies do domínio, permitindo, desta forma, a avaliação de entradas para ventilação e aberturas nas instalações da empresa.
Por fim, de posse das informações, foi possível a comparação com o limite de exposição humana ao monóxido de carbono estabelecido pera norma regulamentadora NR 15 e posterior análise dos resultados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A fim de auxiliar na interpretação e visualização dos resultados (Figura 1 e Figura 2), a escala de cores da concentração de monóxido de carbono foi definida como branca para valores de concentração inferiores a 4x10-5 kg/m³, limite da NR15. Para os demais valores, junto às figuras, foram dadas legendas contendo intervalos de concentração e suas respectivas colorações.
A análise dos resultados apresenta, a priori, a ausência de concentrações elevadas de CO sobre o solo, porém, conforme pode ser observado na Figura 1, altas concentrações são previstas sobre o telhado do Prédio de Utilidades bem como na parede entre os telhados, o que configura uma situação preocupante haja visto que esta é uma região com presença de entradas para ventilação interna. Esta situação se deve ao fato da existência de uma zona de recirculação nesta região onde ocorre a captura do poluente que escoa sobre o telhado, conforme indicado pelas linhas de corrente mostradas na Figura 2.
A Figura 2 permite observar que, além da zona de recirculação formada entre os telhados do Prédio de Utilidades, há a formação de outra região de recirculação à frente destes, de forma que o gás emitido pode ser transportado para o solo. Contudo, observa-se através da variação da coloração das linhas de corrente e da avaliação dos receptores, que o poluente à medida que se afasta das fontes emissoras, se dilui, gerando menores níveis de concentração do CO.
A análise dos perfis verticais de concentração de CO nos receptores mostrou que, dentro da região de relevância (altura inferior à 3 m), as concentrações observadas foram inferiores aos limites estabelecidos pela NR 15. Esses resultados mostram que o ponto mais crítico é o prédio onde a chaminé em estudo está localizada.
Figura 1
Concentração de CO na superfície externa do Prédio de Utilidades.
Figura 2
Linhas de corrente originadas na chaminé - escala de cores indica a concentração de CO.
CONCLUSÕES: Os resultados mostraram que, para os receptores analisados, a concentração de CO estimada pela simulação para alturas inferiores à 3 m está abaixo do limite máximo recomendado pela NR-15. Entretanto, foram observadas altas concentrações na parede entre os telhados do Prédio de Utilidades, o que pode acarretar concentrações acima do limite especificado pela NR-15 no interior do prédio, uma vez que, nesta região, existem entradas de ar. Os resultados indicam que o posicionamento das chaminés ainda não é adequado, sendo necessários mais estudos a fim de determinar-se a configuração ideal.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRANDÃO, R. S. As interações espaciais urbanas e o clima: incorporação das análises térmicas e energéticas no planejamento urbano. Tese de doutorado. São Paulo, 2009. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/16/16132/tde-23032010-093854/pt-br.php. Acesso em: 27 abr. 2013.
DEJOAN, A.; SANTIAGO, J. L.; PINELLI, A.; MARTILLI, A. Comparison between Les and Rans computations for the study of contaminant dispersion in the m.u.s.t field experiment. Madrid, Spain. Energy Department, CIEMAT.
LEITE, R. C. V.; FROTA, A. B. Análise da influência da verticalização sobre a ventilação natural através de aplicativo de dinâmica dos fluidos computadoriza – Estudo de caso em Fortaleza, Ceará. São Paulo, Universidade de São Paulo.
LISBOA. H. M. Controle da Poluição atmosférica: fontes de poluição atmosférica. Montreal, 2007. Disponível em: http://www.lcqar.ufsc.br/adm/aula/Cap%202%20FONTES%20DE%20POLUICAO%20ATMOSFERICA.pdf. Acesso em 30 mar. 2013.
RODRIGUES, C. M. F. O. Previsão de ventos locais em ambiente urbano conjugando CFD e redes neuronais. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade de Aveiro. Aveiro, 2008. Disponível em: www.rcaap.pt/detail.jsp?id=oai:ria.ua.pt:10773/2469. Acesso em 10 jun. 2013.
SOARES, L. de A. S.; RAMALDES, L. N. Estudo comparativo dos modelos de dispersão atmosférica – Calpuff e Aermod - através da análise da qualidade do ar na região metropolitana da Grande Vitória. Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo. Vitória, 2012.