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Título: Avaliação de desempenho dos modelos AERMOD e CALPUFF associados ao modelo PRIME
Autor(es): Melo, Andler Magno Vieira de
Orientador: Santos, Jane Meri
Coorientador: Reis Junior, Neyval Costa
Data do documento: 2011
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Citação: MELO, Andler Magno Vieira de. Avaliação de desempenho dos modelos AERMOD e CALPUFF associados ao modelo PRIME. 2011. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória.
Resumo: A presença de casas e prédios e outras construções próximas de fontes emissoras afeta o padrão de escoamento de ar e a dispersão dos contaminantes na camada limite superficial. Além disto, o tempo de média para o qual as concentrações médias do contaminante são determinadas depende da composição química do contaminante e do tempo de impacto causado. Por exemplo, para compostos odorantes, o tempo de média deve ser relacionado ao intervalo de tempo de uma inspiração (1 à 5s) ou ao intervalo de tempo para o qual os compostos odorantes causam efetivamente o incômodo. Uma das ferramentas empregadas nos estudos desses impactos são os modelos matemáticos que tem a capacidade de incluir o efeito da presença de obstáculos e de representar concentrações de curto período no escoamento. Devido à facilidade e rapidez em sua aplicação, os modelos gaussianos são muito empregados com adaptações incorporando o efeito de obstáculos e a representação de concentrações de curto período. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os modelos CALPUFF e AERMOD, utilizando o modelo PRIME para considerar os efeitos da presença do obstáculo, e duas metodologias para a obtenção de concentrações de pico, uma que aplica um fator de ajuste no coeficiente de dispersão e outra que aplica um fator de ajuste diretamente nas concentrações para pequenos intervalos de tempo. Os resultados das modelagens foram comparados com dados obtidos em experimentos de túnel de vento, e mostraram os que os modelos tenderam a subestimar os valores de concentração próximos aos obstáculos, com o modelo AERMOD superestimando seus resultados em relação ao CALPUFF. Além disso, foi possível inferir que o modelo CALPUFF melhora o seu desempenho à medida que a distância em relação ao obstáculo aumenta. Já com relação ao modelo AERMOD, constatou-se que seus resultados melhores ocorrem parte nas regiões próximas do obstáculo, sendo superior ao CALPUFF na maioria dos casos. Entretanto, para maiores distâncias, os dois modelos estimaram resultados semelhantes. A análise das concentrações máximas médias para intervalos de tempo de curto período sugeriu que o ajuste aplicado diretamente nas concentrações nas previsões dos modelos AERMOD e CALPUFF não diferem substancialmente. Porém quando as duas metodologias são analisadas no CALPUFF, as maiores concentrações de pico são encontradas com o fator de ajuste aplicado diretamente nas concentrações, com uma diminuição da diferença entre as metodologias à medida que se tem intervalos de tempos maiores.
The presence of houses and buildings and other structures near emission sources affects the pattern of air flow and dispersion of contaminants in surface boundary layer. Moreover, the average time for which the average concentrations of the contaminant are determined depends on the chemical composition of the contaminant and the time of impact. For example, for compounds odorants, the average time should be related to the time interval of an inspiration (1 to 5s) or the time interval for which the compounds causing odor nuisance effectively. One of the tools used in studies of these impacts are mathematical models that have the ability to include the effect of the presence of obstacles and represent concentrations of short-term in the flow. Because of the ease and speed in implementation, the Gaussian models are widely employed with adaptations including the effect of obstacles and represent concentrations of short-term. This study aims to evaluate the models AERMOD and CALPUFF using the PRIME model to consider the effects of the presence of the obstacle, and two methodologies to obtain peak concentrations, one that applies an adjustment factor in the coefficient of dispersion and other applying an adjustment factor directly in the concentrations to small time intervals. The results of modeling were compared with data from wind tunnel experiments, and showed that the models tended to underestimate the concentration values near to those obstacles, with the AERMOD model overestimating their results in relation to CALPUFF. Furthermore, it was possible to infer that the CALPUFF model improves its performance as the distance to the obstacle increases. With respect to the AERMOD model, it was found that best results occur in regions near of the obstacle, higher than CALPUFF in most cases. However, over longer distances, both models estimated similar results. The analysis of mean peak concentrations for short periods of time suggested that the adjustment in the concentrations applied directly on predictions of the models AERMOD and CALPUFF not differ substantially. But when the two methodologies are reviewed in CALPUFF, the highest peak concentrations are found with the adjustment factor applied directly to the concentrations, with a decrease in the difference between the methodologies as they have long time intervals.
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