Validação do modelo RISCAV por comparação com resultados experimentais à escala real

Para avaliar o desempenho do RISCAV fez-se uma análise comparativa com os resultados obtidos nos ensaios experimentais Burro 2 e Burro 9, ensaio estes que têm sido amplamente utilizados na avaliação de desempenho de modelos numéricos. Os ensaios experimentais abaixo descritos consideram produtos químicos armazenados que depois de liberados se comportam como gás pesado. Os ensaios BURRO (KOOPMAN et al., 1982 e 1988.) foram realizados pelo Department of energy e pelo

Lawrence Livermore National Laboratory na China Lake, Califórnia 1980 consistindo

em grandes libertações de gás natural sob diferentes condições meteorológicas. Existe actualmente uma grande variedade de bases de dados onde informação detalhada dos ensaios está estes estão disponíveis, sendo que a base de dados utilizada no presente estudo foi a Rediphem (NIELSEN, 1998). Da informação disponível seleccionou-se apenas aquela referente aos registos obtidos mais próximo do solo, para que seja possível a comparação com os resultados do RISCAV.

Esta validação teve dois tipos de análise, uma análise qualitativa em relação aos gráficos apresentados e quantitativa com base em parâmetros estatísticos abordada na seguinte.

O ensaio BURRO 2 consistiu na libertação de uma massa total de 15296,60 kg de gás natural, armazenado a uma temperatura de -161o_{C durante 167 segundos a um caudal}

constante de cerca de 88 kg.s-1_{. Durante o ensaio registou-se os seguintes}

parâmetros:

Temperatura ambiente: 37,30 o_{C; Velocidade do vento: 5,4 m.s}-1_{; Humidade relativa:}

Na figura 4.5, está representada graficamente a variação temporal das concentrações máximas de gás natural em mg.m-3 _{simuladas e registadas durante os primeiros 500}

segundos para o ensaio BURRO 2.

Figura 4.5 Gráfico comparativo da evolução temporal para o período de simulação das concentrações máximas de Gás Natural estimadas pelo RISCAV e registadas no ensaio experimental BURRO 2.

Da análise da evolução das curvas de concentração, foi possível verificar que durante os primeiros 100 segundos, os valores de concentração máximos simulados são semelhantes aos registados, contudo durante o período de tempo compreendido entre os 100 e 200 segundos, o RISCAV sobrestima os valores de concentração máxima e, por último a partir dos 300 segundos constata-se uma tendência de aproximação aos valores experimentais. Os valores sobrestimados no período de tempo compreendido entre 100 e 200 segundos podem resultar da aproximação no decorrer da fase gravítica. Dado que o sistema prevê a formação da nuvem a partir dos 300 segundos (5 minutos), a Figura 4.6 apresenta a variação temporal das concentrações máximas medida e simulada para o período de tempo compreendido entre 300 a 500 segundos após o inicio da libertação.

Figura 4.6 Gráfico comparativo da evolução temporal para o período compreendido entre 300 e 500 segundos após o inicio da libertação das concentrações máximas de Gás Natural estimadas pelo RISCAV e registadas no ensaio experimental BURRO 2.

Atendendo ao pormenor da evolução temporal das concentrações máximas, foi possível observar uma clara tendência de aproximação dos valores simulados para os valores obtidos experiementalmente, neste caso, a partir dos 420 segundos após a libertação. A subestimativa dos valores simulados entre os 300 e os 420 resulta principalmente da sobrestimativa identificada anteriormente. Embora as diferenças entre vlores simulados e medidos nos primeiros instanes após a libertação, foi possível verificar uma importante tendência de aproximação aos valores medidos experimentalmente ao longo do tempo.

O ensaio BURRO 9 consistiu na libertação de uma massa total de 10774,00 kg de Gás Natural, armazenado a uma temperatura de -161o_{C, durante 79 segundos a um caudal}

contante de cerca se 136 kg.s-1_{. durante o ensaio registou-se uma temperatura de}

35,4o_{C; velocidade do vento de 5,7 m.s}-1_{; e um valor de humidade relativa de 64,4% e}

classe de estabilidade atmsférica D.

Na figura 4.7 é apresentada a evuloção temporal das concentrações maximas no inteiror da nuvem durante os primeiros 280 segundos após o inicio da libertação. Como é possível observar no estudo anterior os valores de concentração só foram possiveis de simular depois de 60 segundo após, uma vez que o sistema de cálculo tem como primeiro passo o calculo de concentrações no minuto seguinte à libertação simulada.

Figura 4.7 Gráfico comparativo da evolução temporal para o período de simulação das concentrações máximas de Gás Natural estimadas pelo RISCAV e registadas no ensaio experimental BURRO 9.

Analisando a figura acima observou-se que os valores simulados estão acima dos obtidos aos do ensaio experimentalmente, em que durante os 150 segundos apesar de acompanhar a tendência da concentração medida experimentalmente sobrestima esses mesmos valores. Após os 150 segundos os valores de concentração simulados são muito semelhantes aos valores experimentais. Para que a análise seja mais precisa limitou-se o tempo no intervalo entre 100 e 280 minutos. (Figura 4.8)

Figura 4.8 Gráfico comparativo da evolução temporal para o período compreendido entre 300 e 500 segundos após o inicio da libertação das concentrações máximas de Gás Natural estimadas pelo RISCAV e registadas no ensaio experimental BURRO 9.

Da observação da figura anterior verificou-se novamente, que o sistema sobrestima os valores de concentração durante os primeiros momentos da libertação, no decorrer da fase gravitica, sendo que após a transição para a fase de dispersão passiva, os valores de concentração simulados aproximam-se tendencialmente para os valores obtidos experimentalmente. É também possível observar uma grande proximidade a partir dos 160 segundos, entre os valores simulados e os experimentais.

Dos ensaios experimentais expostos acima, constatou-se que o RISCAV sobrestima os níveis de concentração máxima durante os primeiros instantes logo após a libertação. Este comportamento é resultado dum conjunto de aproximações consideradas, no modelo hidrostático, que pretende recriar a fase gravítica da nuvem. Na fase seguinte quando se dá a diluição, e transita para uma aproximação da fase passiva, a tendência dos valores do RISCAV é aproximar-se dos valores experimentais. Com base no estudo qualitativo realizado, foi possível concluir que o RISCAV origina valores válidos e aceitáveis para ambos os ensaios, assim numa primeira análise este é capaz de simular diferentes situações de simulação acidental.