Linhas de pesquisa


Emissão de compostos voláteis para a atmosfera

A investigação experimental e a modelagem matemática da evaporação de líquido a partir de superfícies porosas ou líquidas é extremamente importante em um grande número de aplicações ambientais, como o lançamento de líquidos nocivos na atmosfera proveniente de acidentes ambientais (ruptura de vasos de pressão ou episódios de chuva ácida, por exemplo) ou de lagoas de tratamento de esgoto doméstico ou industrial (que podem ocasionar desde incômodo a populações vizinhas devido aos gases odorantes até efeitos à saúde dos trabalhadores). Para quantificar este impacto é importante considerar os riscos relacionados à inalação do vapor gerado pela volatilização do líquido, além os riscos de contato direto do líquido contaminante. Assim, para avaliar o impacto ambiental na área contaminada (região do lançamento do líquido + vizinhanças) é necessário predizer a concentração de vapores na atmosfera, que além de estar relacionada às condições atmosféricas influenciando a dispersão, está principalmente ligada à taxa de evaporação do líquido no interior da superfície contaminada. Nesta linha de pesquisa são desenvolvidos os seguintes projetos: Projeto 1 Estudo da evaporação de líquidos a partir de meios porosos Projeto 2 Modelagem da emissão atmosférica de gases odorantes em estações de tratamento de esgotos

Estudo da evaporação de líquidos a partir de meios porosos

A investigação experimental e a modelagem matemática do impacto e evaporação de gotas de líquido a partir de superfícies porosas é extremamente importante em um grande número de aplicações práticas, variando deste aplicações industriais, como processos de tratamento superficial e o projeto de impressoras usando tecnologia de jato de tinta, às aplicações em problemas ambientais, como a utilização de agrotóxicos e estudos de impacto ambiental do lançamento de líquidos nocivos na atmosfera. Resultados experimentais fornecem fortes indícios que a abordagens existentes subestimam a importância do transporte capilar de líquido durante o processo de evaporação. Estas limitações dos modelos reduzem consideravelmente a acurácia das predições obtidas. Assim, torna-se importante desenvolver um modelo que seja capaz de incorporar a completa importância do transporte capilar de líquido durante a evaporação, considerando acuradamente os processos de transferência de calor entre o líquido/solo/atmosfera. Este trabalho visa suprir estas deficiências dos modelos atuais, através do desenvolvimento de um modelo para a evaporação de gotas de líquido em meios porosos baseado em uma abordagem de "modelos de escala de poros"

Modelagem da emissao atmosférica de gases odorantes em estações de tratamento de esgoto

A percepção de odores na vizinhança de instalações industriais tem sido uma causa de preocupação de habitantes e autoridades de controle ambiental por várias décadas. As emissões de odor podem afetar a qualidade de vida destes habitantes. Assim, torna-se bastante importante, a avaliação do impacto ambiental causado pela localização de estações de tratamento de esgotos (ETE) em uma região vizinha a centros urbanos. Os principais compostos odorantes gerados nas ETE, tanto sanitários como industriais, são os compostos reduzidos de enxofre ou nitrogênio, ácidos orgânicos, aldeídos, cetonas, ácidos graxos voláteis e um amplo intervalo de hidrocarbonetos clorados, aromáticos e alifáticos chamados de compostos orgânicos voláteis (COV), que são poluentes potencialmente causadores de riscos a saúde de operários da ETE e de incômodo da população em geral. Os principais esforços para estimar o impacto ambiental dos compostos odorantes provenientes de ETE têm sido efetuados em duas frentes: desenvolvimento de modelos matemáticos para estimativas de emissões e modelagem matemática da dispersão dos compostos odorantes na atmosfera. Os modelos de emissão comumente apresentados na literatura fornecem diferentes resultados para as taxas de emissão por volatilização dependendo das formulações utilizadas em cada modelo que dependem da concentração do composto odorante na fase líquida, da configuração da interface líquido-atmosfera e das condições do escoamento atmosférico. Este projeto propõe o estudo da modelagem dos diversos mecanismos geradores e de remoção de gases odorantes da fase líquida e quantificação das emissões atmosféricas em ETE

Modelagem estocástica da distribuição de concentração atmosférica de contaminates

 Modelagem espaço-temporal de series de dados meteorológicos e das flutuações turbulentas de velocidade e concentração de contaminantes aplicando a metodologia de Box-Jenkins com longa dependência nas séries temporais de concentração. Estudos de previsão espaço-temporal da qualidade do ar através da co-integração. Investigação do uso de modelos de regressão e modelos aditivos generalizados para o estudo dos efeitos adversos à saúde provenientes da poluição do ar

Modelagem matemática da dispersao atmosférica de contaminantes ao redor de obstáculos (microescala)

Em regiões urbanas, obstáculos são encontrados ao redor das fontes emissoras ou podem representar a própria fonte. Estes obstáculos alteram a estrutura do escoamento médio e a intensidade de turbulência, e consequentemente, o campo de concentração. O escoamento ao redor de um obstáculo, como um prédio cúbico é extremamente complexo, mas, as regiões importantes para descrever o escoamento ao redor de prédios são claramente distintas como, por exemplo: região de recirculação e de esteira. Dependendo da posição de lançamento, a pluma de contaminantes pode ser capturada pela região de recirculação ou pela esteira. Os contaminantes lançados na região de recirculação são transportados na direção do obstáculo devido ao fluxo reverso existente e são rapidamente misturados devido a alta intensidade de turbulência e baixos valores de velocidade. A estrutura do vórtice da ferradura exerce um importante papel na dispersão dos contaminantes na região da esteira turbulenta, pois transporta os contaminantes lateralmente para posterior reinserção dos contaminantes na esteira turbulenta. Os níveis de concentração região de esteira tendem a ser mais elevados quando comparados aos níveis de concentração obtidos em escoamentos não perturbados. Várias formulações empíricas foram propostas na literatura científica para a inclusão dos efeitos da presença de obstáculo na modelagem Gausseana da dispersão atmosférica de contaminantes. Outros trabalhos investigaram a utilização dos modelos de turbulência κ-ε, ASM, DSM e LES para resolver o escoamento ao redor de um obstáculo cúbico isolado. Os resultados obtidos foram comparados com os dados de experimento de túnel de vento. Os resultados fornecidos pelo modelo LES concordam de forma satisfatória com o experimento em termos de campo médio de velocidade, distribuição de pressão e de energia cinética turbulenta. Por outro lado, o modelo κ-ε superestima de energia cinética turbulenta no canto frontal do prédio devido à forma.

Modelagem matemática da dispersão atmosférica em relevo moderadamente complexo (mesoescala)

 A modelagem da dispersão de poluentes em regiões de relevo complexo e não homogêneo é bastante importante para estudos de poluição do ar. Todavia a complexidade do relevo causa grandes dificuldades para modelos matemáticos de dispersão de contaminantes na atmosfera, uma vez que o relevo altera profundamente a estrutura do escoamento e a dispersão de poluentes na região. Assim, modelos simplificados baseados em uma abordagem Gaussiana, que são tradicionalmente utilizados por órgãos reguladores ambientais, têm sua aplicabilidade bastante restringida nestas situações. Tais modelos incluem consideráveis simplificações, como a hipótese de turbulência homogênea e estacionária na atmosfera e a utilização de parâmetros empíricos, que podem variar bastante conforme as características da região, tais como: topografia, rugosidade, proximidade do mar, etc. Assim, modelos baseados na equação de difusão atmosférica têm sido cada vez mais freqüentemente utilizados, uma vez que recorrem a um número mais reduzido de hipóteses simplificadoras, incorporando de maneira mais acurada os fenômenos físicos da atmosfera. Este projeto propõe o uso de modelos diagnósticos com conservação de massa, e na solução das equações de conservação de massa de espécie química para descrever o transporte de poluentes. O modelo é testado através da simulação de cenários reais de poluição do ar onde os resultados obtidos são comparados com dados experimentais

Modelos receptores


 

 
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