Simulação Analítica da Dispersão de Poluentes Considerando a Ascensão da Pluma

Abstract

RESUMOPara muitas aplicações, como em emissões industriais, é necessário levar em conta o efeito do empuxo sobre a pluma de poluente. Quando a pluma de poluentes é mais quente que o ambiente (menos densa) ela tende a se elevar até uma camada onde se encontre em equilíbrio termodinâmico, a altura efetiva da fonte ( ) será a soma da altura real da fonte ( ) e o efeito de ascensão da pluma ( ). Dessa forma assumimos que, a certa distância da fonte, a pluma de material liberado em se comporta como uma pluma de mesma densidade que o ambiente, abandonada sem empuxo a uma altura [2]. Em casos de convecção forte ( , a pluma terá uma ascensão final dada por(1) sendo um parâmetro de flutuabilidade definido como onde é a aceleração da gravidade, , , e são a temperatura da fonte, a velocidade vertical de saída, raio da fonte e temperatura ambiente [3]. Para condições moderadamente convectivas a ascensão da pluma é dada comoque pode ser resolvida interativamente, onde é a velocidade média dos downdrafts (correntes de ar descendentes). Para condições de estabilidade neutra a seguinte expressão para :Weil [7] sugere que uma pluma tem a seguinte restrição para sua ascensão: (4) Considerado o que foi exposto acima, Briggs [3] sugere que o valor final de deve ser o valor mínimo obtido com as equações (1)-(4). Esta sugestão é a mais prudente, pois na medida em que o efeito de ascensão é maior, menores serão os valores de concentração obtidos para níveis próximos do solo, diminuindo o risco de subestimar o valor destas concentrações.Para analisar o efeito da ascensão da pluma em um modelo matemático, consideramos a equação de advecção-difusão bidimensional transiente, ( )onde z é altura da camada limite atmosférica (CLA), x é a direção do vento médio u, K z é o coeficiente de difusão turbulento dependente da altura z. A Eq. (5) esta sujeita a condição inicial nula; a condição de fonte ̅ , onde Q é a taxa de emissão do poluente, He é a altura efetiva da fonte (onde é levado em conta o efeito do empuxo inicial);