Estudo da Dispersão de Monóxido de Carbono em Túnel Rodoviário

1. Estudo da Dispersão de Monóxido de Carbono em Túnel Rodoviário Felipe B. Volponi RA: 060614

2. Apresentação • Motivação • Objetivo • Modelo • Resultados • Conclusões

3. Motivação • Os túneis tem grande importância no deslocamento de veículos nas cidades e rodovias • Necessidade da garantia da qualidade do ar no interior dos túneis. • Ponto crítico nas épocas de superlotação das estradas com muito tráfego, uma grande quantidade de carros parados liberam gases na marcha lenta. • A maioria dos túneis utiliza sistemas de ventilação com uso de exaustores centrais.

4. Objetivo • Entendimento dos mecanismos de dispersão dos gases em túnel, avaliando a eficiência da ventilação • Verificação dos níveis de concentração de CO na região próxima aos carros.

5. Modelo • Ilustração do Modelo Domínio: 60 metros de comprimento 8 metros de altura Malha 2-D : 33 blocos em X 20 blocos em Y Carros: 4 metros de comprimento 1,6 metros de altura – dispostos a 30 cm do piso Efeitos de Empuxo: Diferença de Densidades com referência em 1,18 kg/m³

6. Modelo Parede Superior e Inferior: PLATE com Atrito Parede Leste e Oeste: OUTLET Condição de Pressão 1 bar Condição de Temperatura (in cell) FAN: Largura – 80 cm Posição – 7 m da entrada a 7,2 m de altura CC. – Velocidade em X = 34 m/s

7. Modelo Criação de Variáveis: FCO – Fração de CO ( campo a ser resolvido) Fair – Fração de Ar (1 – FCO) – programado como INFORM19 Rmix – Constante da Mistura (FCO*RCO +Fair*Rair) – programado como INFORM19 RCO = 296,93 e Rair = 286,99 Cálculo da Densidade – INFORM6 Isotérmico Térmico

8. Modelo Modelo de Turbulência: LVEL PRT (CO) = 0,6928 PRANDTL (CO) = 0,7593 FONTES ESPECIAIS – programação no Grupo 13 INLET (INCO01 ,EAST ,7,7,2,2,1,1,1,1) VALUE (INCO01 ,P1 , 5.090000E-01) – ρ(CO)*U1 VALUE (INCO01 ,U1 , 5.000000E-01) VALUE (INCO01 ,V1 , 0.000000E+00) VALUE (INCO01 ,TEM1, 2.800000E+01) – Somente para Térmico COVAL (INCO01 ,FCO , FIXVAL , 9.810000E-05) – Correlação para área do bloco para gases de escape com concentração de 0,5% de CO TREF = 295 K = 22°C

9. Resultados • Avaliação dos Resíduos

10. Resultados • Campo de Pressão Isotérmico

11. Resultados • Campo de Velocidade Isotérmico

12. Resultados • Dispersão de CO Modelo Isotérmico

13. Resultados • Dispersão de CO Modelo Térmico

14. Resultados • Avaliação das Concentrações de CO em y = 1,9 m (Isotérmico)

15. Resultados • Avaliação das Concentrações de CO em y = 1,9 m (Térmico)

16. Conclusões • O modelo de simulação apesar de simplificado conseguiu atingir seu objetivo principal na avaliação da dispersão dos gases de forma qualitativa. Os fenômenos observados estão dentro dos resultados esperados. • Na avaliação da concentração verificou-se que o uso do sistema de ventilação conseguiu manter os níveis de contaminantes em uma condição aceitável para o ser humano. • A consideração da temperatura no modelo representou em grandes diferenças no campo de concentrações, visto que a redução da densidade do gás favorece na eficiência do sistema de exaustão. • O modelo construído apesar de representar os fenômenos de forma qualitativa não é passível de utilização no projeto de um sistema de ventilação. A tridimensionalidade do problema é um fator crucial no desenvolvimento de tal modelo. E a implantação de algumas tridimensionalidades impõe grandes dificuldades de convergência no modelo e um gasto computacional exponencialmente superior. • A avaliação de dispersão de gases tem grande complexidade, assim são necessários maiores estudos na geração de um modelo que seja capaz de representar de forma quantitativa os efeitos da dispersão. Aliado a isso a utilização experimentos com dados para validação seria de grande utilidade para calibração dos modelos e entendimento dos fenômenos envolvidos.

17. Obrigado !