Exercícios Resolvidos - Dispersão de Poluentes Atmosféricos e Cálculo de Concentração

1 Um vazamento em um gasoduto resulta na emissão de 100 gh de H2S Em um dia muito ensolarado de verão com uma velocidade do vento de 30ms qual é a concentração de H2S a 15 km de distância para um fluxo directamente a favor do vento a partir do vazamento 2 Uma planta de geração elétrica a carvão emite 11 kgmin de SO2 de uma chaminé com uma altura efectiva de 60m Em uma noite levemente nublada com uma velocidade do vento de 50 ms qual é a concentração ao nível do solo de SO2 a 500 m do ponto de emissão 3 Determine a eficiência de remoção de um equipamento de tratamento de um poluente gasoso sabendo que a máxima concentração aceitável ao nível do solo e a uma distância de 50km do ponto de emissão é de 105 x 106gm3 Admita a velocidade do vento de 6ms a altura efetiva de emissão de 150m a vazão inicial da emissão do poluente de 4189 gs e uma condição atmosférica de dia com radiação solar muito intensa 4 A concentração ao nível do solo do H2S a 200m de uma planta petroquímica abandonada é 32gm3 Qual é a taxa de emissão de H2S pela planta no início da noite de um dia com poucas nuvens e uma velocidade do vento de 25ms 5 Determine a altura efetiva da chaminé para uma emissão industrial de 150kgdia de 12dicloroetano C2H4Cl2 se existe um complexo residencial situado a 15 km na direção do vento e o limite horário da concentração no ambiente não deve superar os 70 μgm3 Considere as condições meteorológicas como neutra D A velocidade do vento na altura efetiva da chaminé é de 38 ms 6 Uma indústria emite 20 kgs de SO2 a uma altura efetiva de 72 m A velocidade do vento é de 3 ms e os valores dos parâmetros σy e σz a uma distância de 1km na direção do vento são 30m e 20m respectivamente Determine a a concentração do SO2 na linha central da pluma b a concentração do SO2 a 60m de distância de um lado da linha central da pluma Estabilidade atmosférica em várias condições Velocidade do vento a 10m ms Dia insolação Noite Forte Moderada Leve Mais nublado Pouco nublado 2 A A B B 2 3 A B B C E F 3 5 B B C C D E 5 6 C C D D D D 6 C D D D D A categoria Neutra D pode ser assumida para condições nubladas durante o dia ou noite Coeficiente de dispersión vertical m Distancia respecto a la fuente m A Extremadamente inestable B Moderadamente inestable C Ligeramente inestable D Neutro E Ligeramente estable F Moderadamente estable RESOLUÇÃO AVALIAÇÃO DE RISCO E IMPACTO AMBIENTAL QUESTÃO 1 Para determinar a concentração de H2S a 15 km de distância do vazamento é necessário levar em consideração a velocidade do vento a taxa de emissão de H2S e outros fatores Considerando A taxa de emissão de H2S é constante em 100 gh O vazamento ocorre em uma única direção O H2S se dispersa apenas através do movimento convectivo causado pelo vento não considerando a difusão molecular Primeiro vamos converter a taxa de emissão de H2S para uma taxa de emissão por unidade de área Vamos assumir uma área de vazamento de 1 m² para simplificar os cálculos Taxa de emissão por unidade de área 100 gh 3600 sh Taxa de emissão por unidade de área 00278 gs Agora vamos determinar o fluxo convectivo de H2S em direção a 15 km de distância O fluxo convectivo é dado pela seguinte fórmula Fluxo convectivo F Concentração C Velocidade do vento V O objetivo é determinar a concentração C a 15 km de distância Vamos assumir que a concentração é uniforme em todas as direções ao redor do vazamento A fórmula pode ser reorganizada para isolar a concentração C F V A velocidade do vento é de 30 ms e a distância é de 15 km 1500 m Agora vamos calcular a concentração C 00278 gs 30 ms C 00093 gm³ Logo a concentração aproximada de H2S a 15 km de distância do vazamento considerando um fluxo diretamente a favor do vento seria de aproximadamente 00093 gm³ QUESTÃO 2 Levando em consideração os fatores abaixo temos A taxa de emissão de SO2 é constante em 11 kgmin O SO2 se dispersa apenas através do movimento convectivo causado pelo vento não considerando a difusão molecular A concentração é uniforme em todas as direções ao redor do ponto de emissão Primeiro vamos converter a taxa de emissão de SO2 para uma taxa de emissão por unidade de área Vamos assumir uma área de emissão de 1 m² para simplificar os cálculos Taxa de emissão por unidade de área 11 kgmin 60 smin 00183 kgs Agora vamos determinar o fluxo convectivo de SO2 em direção a 500 metros de distância O fluxo convectivo é dado pela seguinte fórmula Fluxo convectivo F Concentração C Velocidade do vento V Área A O objetivo é determinar a concentração C ao nível do solo a 500 metros de distância A velocidade do vento é de 50 ms e a distância é de 500 m Vamos assumir uma área de emissão de 1 m² A 1 m² Agora vamos calcular a concentração C F V A C 00183 kgs 50 ms 1 m² C 000366 kgm³ A concentração aproximada de SO2 ao nível do solo a 500 metros do ponto de emissão considerando uma velocidade do vento de 50 ms seria de aproximadamente 000366 kgm³ QUESTÃO 3 Para determinar a eficiência de remoção de um equipamento de tratamento de um poluente gasoso é necessário levar em consideração a concentração inicial do poluente a concentração máxima aceitável ao nível do solo a velocidade do vento a altura efetiva de emissão a vazão inicial de emissão e as condições atmosféricas Vamos calcular a concentração inicial do poluente Concentração inicial Vazão inicial Área de dispersão A vazão inicial de emissão é de 4189 gs e a área de dispersão pode ser aproximada considerando a altura efetiva de emissão e a velocidade do vento Área de dispersão Altura efetiva Velocidade do vento Área de dispersão 150 m 6 ms Área de dispersão 900 m² Concentração inicial 4189 gs 900 m² Concentração inicial 46556 gm³ A concentração máxima aceitável ao nível do solo é de 105 106 gm³ A eficiência de remoção é dada pela seguinte fórmula Eficiência de remoção Concentração inicial Concentração final Concentração inicial O objetivo é determinar a concentração final Vamos considerar a concentração máxima aceitável como a concentração final Eficiência de remoção Concentração inicial Concentração máxima aceitável Concentração inicial Eficiência de remoção 46556 gm³ 105 106 gm³ 46556 gm³ Eficiência de remoção 09999998 Logo a eficiência de remoção do equipamento de tratamento do poluente gasoso é aproximadamente 09999998 ou seja cerca de 9999998 QUESTÃO 4 Primeiro vamos considerar a fórmula do fluxo convectivo Fluxo convectivo F Concentração C Velocidade do vento V Área A O objetivo é determinar a taxa de emissão de H2S pela planta em gramas por segundo Vamos supor uma área de dispersão de 1 m² Área de dispersão A 1 m² Agora podemos rearranjar a fórmula para isolar a taxa de emissão Taxa de emissão Fluxo convectivo Concentração Velocidade do vento Área A concentração ao nível do solo é de 32 gm³ a distância é de 200 m e a velocidade do vento é de 25 ms Vamos calcular a taxa de emissão Taxa de emissão 32 gm³ 25 ms 1 m² 200 m Taxa de emissão 004 gs A taxa de emissão de H2S pela planta petroquímica abandonada no início da noite com uma concentração ao nível do solo de 32 gm³ a 200 m de distância e uma velocidade do vento de 25 ms é de aproximadamente 004 gs QUESTÃO 5 O modelo de Briggs fornece uma fórmula aproximada para calcular a altura efetiva da chaminé H 26 Q U0333 Onde H altura efetiva da chaminé em metros Q taxa de emissão em kgs U velocidade do vento a uma altura efetiva da chaminé em ms Primeiro precisamos converter a taxa de emissão de 150 kgdia para kgs Taxa de emissão 150 kgdia 24 hdia 3600 sh Agora vamos calcular a altura efetiva da chaminé H 26 Q U0333 Lembrese de que a velocidade do vento deve ser considerada na altura efetiva da chaminé No entanto a velocidade do vento fornecida é na altura efetiva da chaminé 38 ms Portanto a altura efetiva da chaminé para a emissão de 150 kgdia de 12dicloroetano considerando um limite horário de concentração de 70 mgm³ a 15 km na direção do vento e condições meteorológicas neutras seria calculada da seguinte forma Taxa de emissão 150 kgdia 24 hdia 3600 sh Taxa de emissão 000174 kgs H 26 Q U0333 H 26 000174 kgs 38 ms0333 H 26 0000457 kgsm0333 H 26 00009010333 H 26 0965 H 2504 metros Com isso o valor aproximado da altura efetiva da chaminé para uma emissão industrial de 150 kgdia de 12dicloroetano levando em consideração um limite horário de concentração de 70 mgm³ a 15 km na direção do vento e condições meteorológicas neutras é de aproximadamente 2504 metros QUESTÃO 6 Primeiro vamos calcular os parâmetros sigmay e sigmaz a partir dos valores dos parâmetros fornecidos sigmay 055 tetay sigmay 055 30 m sigmay 165 m sigmaz 040 tetaz sigmaz 040 20 m sigmaz 8 m Com isso podemos calcular as letras A e B LETRA A Concentração de SO2 na linha central da pluma Concentração 20 kgs 2π sigmay sigmaz Velocidade do vento Concentração 20 kgs 2π 165 m 8 m 3 ms Concentração 00048 kgm³ ou 48 gm³ Portanto a concentração de SO2 na linha central da pluma é aproximadamente 00048 kgm³ ou 48 gm³ LETRA B Concentração de SO2 a 60 m de distância de um lado da linha central da pluma Concentração 20 kgs 2π sigmay sigmaz 60 m Velocidade do vento Concentração 20 kgs 2π 165 m 8 m 60 m 3 ms Concentração 0000389 kgm³ ou 0389 gm³ A concentração de SO2 a 60 m de distância de um lado da linha central da pluma é aproximadamente 0000389 kgm³ ou 0389 gm³