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Efeitos de Derrames de Óleo Podem ser Avaliados por Modelagem Computacional Ambiental
Estudos de modelagem computacional realizados na COPPE UFRJ sob a instrução do Professor Phd Paulo Cesar Rosman descrevem meios de análise dos efeitos eventuais de um acidente com derrame de óleo e poluentes em águas abrigadas baseada em modelagem computacional. Estas análises abrangem a circulação hidrodinâmica e o transporte de contaminantes em regiões como a Baía de Sepetiba RJ, Baia de Guanabara RJ, Barra do Riacho ES, entre outras.
Caracterização
da circulação hidrodinâmica em situação típica de maré sigízia.
Estudo realizado com o SisBahia para a Baía de Sepetiba RJ
O estudo realizado na COPPE UFRJ buscou a identificação de soluções aplicáveis à segurança ambiental dos empreendimentos e terminais costeiros, como portos, terminais de importação e exportação de derivados de petóleo e terminais de regaseificação de GNL (gás natural liquefeito). A mesma metodologia e ferramentas utilizadas nos estudos, podem também ser aplicadas em análises similares para estudar medidas preventivas de segurança aplicáveis às principais localidades onde estes ativos estão instalados. A modelagem computacional associada à análise de risco e segurança oferece as seguintes aplicações:
Viabilidade para descrever os padrões de circulação hidrodinâmica em diferentes fases da maré, na região do ambiente costeiro adjunta aos empreendimentos costeiros, como por exemplo nas proximidades dos Terminais de Regaseificação localizados na Baia de Guanabara, no litoral de Pecém no Ceará, em Barra do Riacho no Espírito Santo e na Baía de Todos os Santos na Bahia
Avaliação da dispersão das plumas contaminantes nas águas das regiões costeiras, oriundas dos descartes de efluentes dos empreendimentos e de eventuais sinistros que possam ocorrer. É possível analisar a eventual dispersão de poluentes críticos descartados ou provenientes de derrames acidentais nas regiões de localização dos ativos, como por exemplo:
1. Fenóis.
2. Cianetos.
3. Nitrogênio Amoniacal.
4. Zinco.
5. Chumbo.
6. Benzo-a-Pireno.
7. Derrames de Óleos Marítimos.
8. Derrames de GNL.
Viabilidade para descrever os padrões de circulação hidrodinâmica em diferentes fases da maré, na região do ambiente costeiro adjunta aos empreendimentos costeiros, como por exemplo nas proximidades dos Terminais de Regaseificação localizados na Baia de Guanabara, no litoral de Pecém no Ceará, em Barra do Riacho no Espírito Santo e na Baía de Todos os Santos na Bahia
Avaliação da dispersão das plumas contaminantes nas águas das regiões costeiras, oriundas dos descartes de efluentes dos empreendimentos e de eventuais sinistros que possam ocorrer. É possível analisar a eventual dispersão de poluentes críticos descartados ou provenientes de derrames acidentais nas regiões de localização dos ativos, como por exemplo:
1. Fenóis.
2. Cianetos.
3. Nitrogênio Amoniacal.
4. Zinco.
5. Chumbo.
6. Benzo-a-Pireno.
7. Derrames de Óleos Marítimos.
8. Derrames de GNL.
Aplicações para Análise de Risco e Segurança
Os terminais de regaseificação são instalações industriais preparadas para o recebimento de navios com cargas de GNL (gás natual liquefeito) para atendimento da demanda nacional do produto. Além do nível de segurança requerido para as atividades operacionais relativas aos processos físicos, termodinâmicos e criogênicos associados à planta de processo propriamente dita do terminal, atenção especial é dedicada ao tratamento dos riscos envolvidos na movimentação de grandes embarcações com inventários de GNL e outros produtos.
Acidentes decorrentes de colisões grandes navios com os terminais, ou com outras embarcações são alvo de análises durante a fase de projeto dos terminais. Estas análises também consideram o impacto ambiental que possa advir dos cenários acidentais postulados.
A utilização de simulações baseadas em modelagem computacional ambiental nas análises de risco e segurança permitem uma investigação mais detalhada e precisa dos efeitos dos cenários acidentais sobre o meio ambiente. Ferramentas de modelagem computacional como o software SisBAHIA® , desenvolvido pela COPPE UFRJ, podem gerar análises que comprovem que cenários antes considerados catastróficos tem impacto desprezível ou restrito a uma área específica. Por outro lado, tais análises podem proativamente identificar problemas e riscos de impactos ao meio ambiente em cenários que somente através de uma simulação computacional poderiam ser previamente identificados.
Terminais de Regaseificação
Cenários Acidentais
Simulações baseadas em modelagem computacional ambiental como as geradas pelo SisBAHIA® podem melhorar as análises de risco relativas ao impacto ambiental dos seguintes cenários acidentais:
- Colisão de Navios com o Pier do Terminal
- Colisão entre Navios nas adjacências do Terminal
- Derrame / Vazamentos de Óleo decorrentes de Colisões ou outros Acidentes
- Derrame / Vazamentos de GNL decorrentes de Colisões ou outros Acidentes
Análises Probabilísticas e Modelo Lagrangeano
O SisBAHIA® permite simulações com modelo de transporte Lagrangeano o qual é particularmente útil para problemas com emissões em pontos de lançamento de efluentes ao longo da costa, em derrames de óleo, além de permitir análises do transporte de detritos flutuantes e a determinação de tempos de residência destes poluentes em corpos de água naturais.
O SisBAHIA® permite simulações com modelo de transporte Lagrangeano o qual é particularmente útil para problemas com emissões em pontos de lançamento de efluentes ao longo da costa, em derrames de óleo, além de permitir análises do transporte de detritos flutuantes e a determinação de tempos de residência destes poluentes em corpos de água naturais.
Os resultados podem ser analisados pelo SisBAHIA®
através de um modelo probabilístico respondendo de forma direta parte dos
questionamentos mais comuns na área ambiental, no que se refere ao transporte de
contaminantes. O SisBAHIA disponibiliza a análise probabilística tanto em
relação ao número de eventos, quanto ao tempo.
Quanto ao número de eventos, o denominador da análise é denominado "número de eventos" (N). Cada evento simulado é independente e cada
fonte de poluentes (por exemplo: navios localizados em diferentes pontos do corpo dágua) gera um evento independente. A duração de cada evento é similar e o que
varia são as condições que se iniciam o evento. Esta situação é típica de
derrames: a duração é a mesma, porém pode ocorrer uma gama de cenários de
forçantes hidrodinâmicos e meteorológicos, tais como: início em diferentes
instantes de maré, na sizígia ou quadratura, durante o dia ou à noite, com a
atuação de ventos diferentes, etc.
Pluma
de efluentes e poluentes conservativos após 90 dias (2160 horas).
Após este tempo,
as concentrações atingem uma situação de equilíbrio
dinâmico. Estudo realizado para a Baia de Sepetiba RJ
dinâmico. Estudo realizado para a Baia de Sepetiba RJ
A ordem de grandeza das análises é de centenas de repetições de possibilidades de eventos (cenários de
simulação). As possibilidades de resultados dentro do modelo
probabilístico são:
- %_N de passagem da mancha (isolinhas): ao selecionar este caso, o modelo calculará internamente quantas vezes a mancha passa pelos pontos (todos) do domínio, registrando cada passagem. Com esses dados, o modelo gera um mapa de isolinhas de passagem da mancha.
- %_N de passagem com concentração > limite: similar ao anterior, só que neste caso o modelo registrará a passagem de partículas com concentração superior ao limite, gerando um mapa de isolinhas de concentração.
- %_N de passagem com tempo de vida < limite; e
- %_N de toque no litoral.
Outro tipo de abordagem é a análise probabilística em relação ao
tempo. Neste caso, o denominador é o "tempo de simulação" (T). Nesta
situação, o usuário pode utilizar as fontes para representar a variabilidade no
tempo de um mesmo evento, como por exemplo vazão, concentração ou
características de decaimento que sejam variáveis no tempo. O modelo
probabilístico %_T frequentemente é usado para estimar freqüências de visitação
de plumas de emissários.
As possibilidades de resultados dentro do modelo probabilístico são:
-
%_T de
passagem da mancha (isolinhas);
-
%_T de
passagem com concentração > limite;
-
%_T de
passagem com tempo de vida < limite; e
-
%_T de
toque no litoral (tabela).
Análises Probabilísticas e Ampliação da Abrangência de Cenários nas Análises de Risco e Segurança
Os
estudos convencionais estabelecem alguns cenários acidentais para estudo.
Em geral, são escolhidos os cenários mais críticos para serem analisados e
subentende-se que os demais cenários estejam cobertos, uma vez que teoricamente
são menos críticos. A quantidade de cenários é limitada.
Entretanto
uma análise probabilística baseada no modelo de transporte Lagrangeano permite
que os eventos sejam repetidos centenas de vezes (cenários de simulação).
Se por exemplo é estudado convencionalmente o impacto do derrame
decorrente da colisão entre dois navios na região de um terminal de
regaseificação, escolhe-se o ponto onde é esperado haver o impacto ambiental
mais crítico. Porém, uma análise probabilística como a propiciada pelo SisBAHIA®,
permite que esse tipo acidente seja multiplicado por centenas de eventos cada
qual com seu ponto de derrame específico, em tempos diferentes, e ainda
considerar os efeitos naturais das marés, ventos, etc para cada momento em que
cada um dos diversos derrames são estudados.
Os resultados, neste caso, permitirão uma análise muito mais rica e precisa onde muitas hipóteses catastróficas poderão ser descartadas pela confrontação com os resultados obtidos pelas simulações assim como torna-se possível identificar cenários importantes que aparentemente não pareciam ser críticos quando analisados convencionalmente. O uso de simulações computacionais baseadas no modelo de transporte Lagrangeano em análises probabilísticas, eleva a qualidade dos resultados das análises de risco e segurança ambiental na movimentação de embarcações nas regiões de ativos costeiros.
Os resultados, neste caso, permitirão uma análise muito mais rica e precisa onde muitas hipóteses catastróficas poderão ser descartadas pela confrontação com os resultados obtidos pelas simulações assim como torna-se possível identificar cenários importantes que aparentemente não pareciam ser críticos quando analisados convencionalmente. O uso de simulações computacionais baseadas no modelo de transporte Lagrangeano em análises probabilísticas, eleva a qualidade dos resultados das análises de risco e segurança ambiental na movimentação de embarcações nas regiões de ativos costeiros.
Resultados Práticos do Uso do SisBAHIA®,
Alcançáveis em Análises de Risco e Segurança Ambiental de Terminais de Regaseificação
Análises
do tipo “probabilísticas em relação ao número de eventos” realizadas
através do SisBAHIA®, permitem a obtenção dos seguintes tipos de
resultados:
- A frequência com que uma mancha decorrente de um derrame acidental de óleo ou GNL passa por determinado(s) ponto(s) da região do terminal de regaseificação onde o acidente ocorreu.
- Uma vez estabelecido que uma determinada mancha de óleo ou de GNL é importante em termos de impacto ambiental se mantiver uma concentração mínima “x”, é possível obter através das simulações, a frequência de passagem da mancha por pontos específicos da região do terminal de regaseificação enquanto essa mancha ainda mantenha a concentração mínima “x”.
- No caso de uma mancha que tenha um suposto tempo de vida previamente definido, por exemplo uma mancha decorrente de um derrame de GNL (em evaporação natural), é possível obter a frequência de passagem dessa mancha por pontos específicos enquanto esse tempo de vida ainda não se esgota.
- A frequência e os pontos em que uma mancha de óleo ou de GNL toca o litoral enquanto mantém a concentração mínima ou enquanto dura seu “tempo de vida”.
Complementarmente,
análises do tipo “probabilísticas em relação ao tempo” realizadas
através do SisBAHIA®, permitem a obtenção dos seguintes tipos de
resultados:
- O tempo em que uma mancha decorrente de um derrame acidental de óleo ou GNL passa por determinado(s) ponto(s) da região do terminal de regaseificação onde o acidente ocorreu.
- Uma vez estabelecido que uma determinada mancha de óleo ou GNL é importante em termos de impacto ambiental se mantiver uma concentração mínima “x”, é possível obter através das simulações o tempo de passagem da mancha por pontos específicos da região do terminal de regaseificação, enquanto essa mancha ainda mantém essa concentração mínima “x”.
- No caso de uma mancha que tenha um suposto tempo de vida previamente definido, por exemplo uma mancha decorrente de um derrame de GNL (em evaporação natural), é possível obter o tempo de passagem dessa mancha por pontos específicos enquanto esse tempo de vida ainda não se esgota.
- A tempo e os pontos em que uma mancha de óleo ou GNL toca o litoral enquanto mantém a concentração mínima ou enquanto dura seu “tempo de vida”.
VER MAIS
SisBAHIA - Sistema BAse de HIdrodinâmica Ambiental
Estudos Realizados com o SisBAHIA
O
sucesso de um empreendimento tecnológico está associado ao respeito aos
fatores humanos, ambientais, econômicos e sociais que estão sob sua
influência. Bons valores estabelecem a boa Cultura de Segurança !
