I hvilken grad finnes det samvariasjon mellom determinantene

CORMIX E FLUENT.

É de grande importância conhecer com antecipação que tipos e magnitudes de impactos ambientais podem ocorrer em determinados locais em função do despejo de cargas poluidoras em ambientes aquáticos.

Dentro deste ponto de vista, a modelagem matemática computacional é uma importante ferramenta no gerenciamento dos recursos hídricos; na análise da qualidade da água através do comportamento hidrodinâmico e biogeoquímico do poluente; no processo de diluição de um efluente; e, no aperfeiçoamento do projeto de estações de tratamento.

A escolha do modelo computacional mais adequado pode advir de uma série de fatores ou conjunto destes, formando um critério de decisão que pode ser composto dos seguintes itens (adaptado de EPA, 1999):

• Tipo de fonte de poluição: é de extrema importância que a escolha do modelo satisfaça a forma de introdução da carga poluidora, cujo lançamento pode ser através de uma fonte pontual ou não pontual.

- O emissário submarino multiorifícios (6 orifícios, sendo 3 em cada linha) do TEBAR é considerado uma fonte pontual de lançamento de efluente;

- O CORMIX é um sistema especialista de análise do campo próximo, o qual permite inserir com detalhes, a configuração geométrica do sistema difusor de um emissário submarino;

- O FLUENT, permite plotar os orifício(s) de descarga de efluentes ao desenhar a geometria do volume de controle e determinar os vetores de velocidade nas coordenadas necessárias. Também é possível inserir várias fontes pontuais de origem independente, dentro de um mesmo volume de controle, o qual com o CORMIX não se faz possível. Em relação a fontes difusas, a limitação do método dos volumes finitos recai quanto a elevação do custo computacional, devido a necessidade de um volume de controle de grandes dimensões, como por exemplo, referente a área de drenagem de uma bacia hidrográfica; tal problema pode ser minimizada, analisando-se em 2D;

• Processos dominantes do transporte de massa e de mistura: o tipo de corpo d’água irá ditar o processo dominante de transporte de massa e de mistura de um poluente. No caso de rios e canais, os processos dominantes de uma forma geral são a advecção e a dispersão; em

estuários, estes processos são influenciados pelo ciclo de maré. Além disso, o tamanho da área de interesse para análise, é fator chave na determinação de tais processos dominantes. A análise pode levar em conta a zona de mistura regulatória ou uma bacia hidrográfica em questão.

- O corpo d’água a ser analisado é um canal, de água marinha, com batimetria variável, e cuja área de interesse está limitada a área circunvizinha ao sistema difusor, para que possa satisfazer, a limitação de análise espacial (análise do campo próximo) pelo método integral de jatos (CORMIX) e a limitação de custo computacional decorrente do método de volumes finitos (FLUENT);

- Não serão considerados os efeitos de maré, devido a alta densidade do efluente causar uma pluma com densidade mais elevada do que a água do mar, portanto, não aflorando à superfície;

• Transformação e destino do poluente: o modelo deve ser escolhido em função da análise a ser realizada no poluente. Alguns modelos não levam em conta a transformação química ou a taxa de decaimento bacteriológico; outros analisam somente alguns mecanismos de transformação.

- O poluente escolhido é a amônia (NH3), e será analisado como um parâmetro

conservativo. Outro fator que contribuiu para sua escolha, é por existir em concentração elevada no efluente do TEBAR, e devido a alta toxicidade às espécies aquáticas;

- Apesar do software FLUENT permitir a introdução da taxa cinética de reações químicas através do modelo de transporte de espécies químicas, será considerado somente o transporte difusivo-advectivo de um poluente conservativo (amônia); • Análise em tempo real como ferramenta de decisão: devem ser avaliados o tempo de

processamento, a funcionalidade do pós-processamento e a habilidade de geração de dados através de representação gráfica ou tabular para interpretação dos resultados e ser capaz de prover uma tomada de decisão confiável;

- O CORMIX gera resultados em tempo real, com limitações gráficas e tabular, informando somente a concentração do poluente no eixo da pluma e as dimensões da pluma ao longo do percurso; porém, tais informações satisfazem a análise do presente estudo, mas limita análises futuras, como por exemplo, referente a adsorção no sedimento devido ao impacto bêntico;

- O FLUENT gera resultados em passos de tempo. No caso das simulações do TEBAR, simulou-se um escoamento da ordem de 17000s (4h40min) acarretando em

aproximadamente 7 dias de tempo computacional ininterruptos. As saídas gráficas e a geração de resultados é ampla, com a possibilidade de determinar a evolução de vários escalares (velocidade, concentração, pressão, etc...) ao longo do volume de controle, e analisar a dispersão conjunta e com específicas taxas cinéticas de reações químicas para várias espécies (amônia, hidrocarbonetos, etc...); porém requer conhecimento do fenômeno envolvido para se conseguir extrair as informações necessárias e relevantes; • Interface gráfica amigável: o nível de experiência ou conhecimento sobre o assunto irá

ditar a facilidade do uso de um determinado modelo. Alguns modelos mais complexos, exigem que o usuário tenha um treinamento especializado; para modelos mais simples, geralmente uma conceituação básica sobre o assunto permite a sua utilização;

- Ambos necessitam de conhecimentos teóricos básicos de hidrodinâmica, mas o CORMIX apresenta uma interface gráfica de fácil utilização, além de não se fazer necessária a construção e a discretização da geometria do volume de controle em estudo; a qual é imprescindível para modelos de volumes finitos como o FLUENT; • Requisitos de dados de entrada: também é uma função da complexidade do modelo, onde

alguns dados podem não estar disponíveis e a sua aquisição requer o consumo de dispendiosos recursos (físico, financeiro e de tempo), e portanto, a aplicação destes modelos mais complexos deve ser muito objetiva, ou utilizar-se de simplificações plausíveis, para eliminar esforços extras e minimizar custos adicionais;

- Os dados de entrada solicitados pelo CORMIX são básicos e de fácil aquisição, como: características ambientais (profundidade do corpo receptor na circunvizinhança do lançamento, profundidade do sistema difusor, velocidade preferencial da corrente, densidade / perfil de estratificação, velocidade do vento, etc...), características do efluente (vazão, concentração, densidade, etc..) e configuração geométrica do sistema difusor (no de orifícios, diâmetro, altura de descarga, alinhamento em relação a corrente, etc...);

- O FLUENT demanda dados de entrada mais elaborados, e que em certos casos, precisam ser revistos no decorrer da simulação para garantir uma convergência do processo de equacionamento;

• Necessidade de calibração do modelo: os resultados da modelagem computacional devem ser plausíveis e coerentes. Um conhecimento básico prévio do fenômeno a ser analisado ajuda a interpretar e verificar a veracidade dos resultados.

- Para ambos modelos, é necessário ter a sensibilidade das vantagens e limitações de cada modelo em questão, para consequentemente, poder ser realizada uma análise crítica dos resultados.

A tabela abaixo foi elaborada, em função dos modelos empregados no estudo de caso, e refere-se aos itens expostos anteriormente.

Tabela 6: Critérios de decisão entre o software CORMIX e FLUENT. Tipo de fonte de poluiçã o Processos dominantes do transporte de massa e de mistura Transformaçã o e destino do poluente Análise em tempo real como ferrament a de decisão Interface gráfica amigável Requisitos de dados de entrada Necessidad e de calibração do modelo CORMI X FLUENT 1/2