Suspensão e deposição de material particulado emitido por pilhas de estocagem de granulados: uma abordagem numérica empregando LES
Nome: Edilson Luiz do Nascimento
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 08/08/2014
Orientador:
Nome |
Papel |
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| Jane Meri Santos | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| Antonio Gledson de Oliveira Goulart | Examinador Externo |
| Bruno Furieri | Coorientador |
| Davidson Martins Moreira | Examinador Interno |
| Edmilson Costa Teixeira | Examinador Interno |
| Jane Meri Santos | Orientador |
| Murilo Pereira de Almeida | Examinador Externo |
Resumo: A presença de material particulado (MP) na atmosfera pode causar danos diretos à saúde da população. O material particulado presente na atmosfera pode ter origem em diversos processos, entre eles siderúrgico, construção civil, exploração, beneficiamento, movimentação e estocagem de materiais fragmentados e ressuspensões do solo. As pilhas de estocagem de granulados são fontes difusas de MP cuja emissão ocorre devido à erosão eólica. Um parâmetro determinante para a ocorrência de erosão eólica é a velocidade de fricção, cujo valor limite quando ultrapassado causa a movimentação de partículas, podendo ocorrer suspensão, saltos ou rolamento do MP proveniente de pilhas de estocagem. A velocidade de fricção sobre as pilhas de estocagem podem ser determinadas por meio de simulações numéricas incorporando modelos de turbulência. Uma alternativa para modelagem da turbulência é a abordagem Euleriana com o uso do modelo denominado LES (Large Eddy Simulation) e lagrangiana para análise do movimento das partículas. No entanto, para que esta análise seja feita, é necessário um modelo de emissão da pilha de estocagem. Nesse contexto, foi utilizado o modelo de emissão USEPA para pilhas de estocagem. Esse trabalho investigou a suspensão e ressuspensão de MP emitidos por pilha de estocagem devido à erosão eólica e modelo de turbulência LES WALE para reproduzir o transporte de momentum próximo à superfície. Foi utilizado o modelo USEPA de emissão de partículas e abordagem lagrangiana de movimento das partículas erodidas da pilha. As contribuições desse trabalho incluíram análises de perfis e contornos de concentrações horizontais e verticais no entorno de pilhas por meio do modelo de turbulência LES WALE e modelagem de emissão USEPA modificado (adaptado), acoplado à modelagem de dispersão lagrangiana. Essa abordagem permitiu a determinação da quantidade de partículas emitidas da pilha de estocagem na mesma ordem de grandeza de pilhas reais. Também foi possível avaliar a suspensão, deposição e ressuspensão, por meio do acompanhamento das partículas no espaço e tempo. Foram necessários desenvolvimentos de softwares para a fase de acoplamento e pós-processamento. As validações foram efetuadas com experimentos em túneis de vento em leito de partículas e em pilhas, realizados por outros autores. Os resultados demonstraram que o modelo de turbulência LES WALE integrado ao modelo de emissão USEPA modificado se mostrou boa alternativa, uma vez que o erro relativo foi de 6% em média e a zona de recirculação foi bem representada, com erro de 1,5% no ponto de recolamento em comparações com experimentos em túnel de vento de outros autores. Foi verificado que os perfis de concentrações verticais estiveram nos patamares de 10-4 g/cm3 a 10-6 g/cm3 ao longo do domínio de estudo, condizentes com a faixa da ordem de grandeza do experimento em leito de partículas de outros autores. Houve 12 vezes mais partículas suspensas do que depositadas durante o tempo de simulação. A massa de partículas que saíram do domínio variou entre 10-2 g e 10-3 g, durante 5 segundos de simulação de escoamento concomitante com dispersão. As laterais da pilha de formato oblong foram as áreas da superfície da pilha que mais emitiram partículas.
