Cálculo da concentração de poluente atmosférico

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Para o controle da qualidade do ar é necessário um instrumento interpretativo que seja capaz de extrapolar no tempo e no espaço os valores medidos no local dos analisadores. É nesse sentido que entra os modelos matemáticos, que ligam a fonte ao local da concentração do poluente.

Desta forma, avalia-se a entrada e saída de poluentes de determinada região fixa no espaço, onde se considera também as quantidades que são geradas ou destruídas por processos físicos, químicos e biológicos no interios desta região. Esse resultado leva a uma equação diferencial (equação de transporte) que faz uma relação entre a concentração de um determinado poluente com as suas coordenadas espaciais, relacionando também o tempo e as concentrações de outros poluentes.

Um fenômeno importante para o transporte de poluentes é o da movimentação do ar, que pode ser dividido em advecção (movimento médio do ar carregando os poluentes) e de difusão turbulenta (espalha os poluentes na atmosfera)

Um fator importante é se os poluentes são emitidos no meio de forma constante ou variável no tempo.

É comun que se adote valores médios dentro de certas escalas de tempo e de espaçõ e efetuar-se a integração da equação de transporte para determinadas situações nas quais tal integração é conhecida.

Condições para a integração da equação de transportes:

O vento tem intensidade, direção e sentido constantes;

O terreno é totalmente plano;

A carga poluidora é pontual e constante;

A difusão turbulenta na direção do vento é desprezada em função da maior importância da advecção nessa direção;

Os coeficientes de difusão turbulenta nas outras direções também são constantes;

Não existe perda de material poluidor por qualquer mecanismo físico, químico e biológico.

Cálculo da concentração de poluente atmosférico é o seguinte:

Onde:

C (x,y,z) = concentração do poluente no receptor (g/m³);

x = distância horizontal da fonte (m);

y = distância horizontal do eixo da pluma (m);

z = altura a partir do solo na qual se deseja estimar a concentração (m);

Q = taxa de emissão da fonte (g/s);

U = velocidade do vento (m/s);

H = altura da chaminé (m);

σ_z = coeficiente de dispersão vertical

σ_y = coeficiente de dispersão lateral.

Referências bibliográficas:
1 - Braga Jr., B. P. F., Hespanhol, I., Lotufo Conejo, J. G., Barros, M. T. L. de, Veras Junior, M. S., Porto, M. F. do A., et al. (2002). Introdução à engenharia ambiental. São Paulo: Prentice Hall.