Modelos de dispersão de poluentes
Por Fernando Pablo Devecchi e Mônica Beatriz Kolicheski
Atualizado em: 18/04/2023
Altos níveis de poluição têm sido observados em canyons urbanos devido ao aumento das emissões móveis e ventilação natural reduzida. Modelos de dispersão com diferentes níveis de complexidade podem ser usados para avaliar qualidade do ar urbano e apoiar a tomada de decisões para estratégias de controle de poluição e planejamento de tráfego. Os modelos de dispersão permitem calcular as concentrações de poluentes, resolvendo um conjunto de equações diferenciais que descrevem em detalhes o fluxo de vento, bem como a dispersão e remoção de poluentes do ar.
As equações que compõem um modelo de dispersão incluem informações sobre:
- O fluxo do vento.
- A turbulência do ar.
- O efeito da vegetação.
- Alteração do fluxo do vento pela presença de árvores.
- Fitorremediação dos poluentes pelas folhas de árvores e muros verdes.
- Dados de emissões de veículos em vias urbanas.
Os modelos de dispersão permitem calcular as concentrações de poluentes, resolvendo um conjunto de equações diferenciais que descrevem em detalhes o fluxo de vento, bem como a dispersão e remoção de poluentes do ar. Para o o caso específico dos modelos podemos dizer que estes envolvem grandezas básicas que devem ser consideradas como a densidade do poluente, suas propriedades barotrópicas, pressão, viscosidade, dentre outras. Estas grandezas fazem parte de leis da Física fundamentais, representadas pela equação da continuidade, equação de Navier-Stokes, equação da pressão dinâmica, etc.
Estas leis descrevem o comportamento do fluido local e globalmente, em sistemas como túneis, vias em formato côncavo, vias abertas e muitas outras possibilidades. As chamadas condições de contorno do problema devem ser também ajustadas, como o comportamento do fluido nas extremidades do sistema, a densidade de massa inicial e pressão hidrostática. A equação de estado tem um papel bastante importante nestes modelos, podendo alterar fortemente o comportamento previsto para os poluentes em vias de diferentes formatos.
A composição química dos poluentes serve como ponto de partida para compreender seu comportamento barotrópico e a forma funcional da sua equação de estado. Por outro lado, o poluente pode ser modelado como uma composição, e neste caso as relações barotrópicas são mais complexas.
Para a resolução dos modelos de dispersão de poluentes e simulação de diferentes cenários foram feitas com o software OpenFoam.
Pesquisadores:
Prof. Dr. Fernando Pablo Devecchi
Profa. Dra. Mônica Beatriz Kolicheski
Victor Augusto Silva
Patrick Alves Bastos
Emely Gonçalvez Zaze
Leonardo Lucas de Proença Janjacomo