Instalacija i primena softverskog alata “Aloha” u modelovanju i

simulacijama disperzija polutanata u vazduhu

ALOHA (Areal Locations Of Hazardous Atmospheres)

OPŠTE INFORMACIJE O SOFTVERSKOM ALATU „ALOHA

• „Aloha“ (Areal Locations Of Hazardous Atmospheres) je softver za modelovanje koji prikazuje opasne zone, uključujuć i oblake toksičnog gasa,požara i eksplozije.

• Pod zonom opasnosti se podrazumeva područje gde je rizik premašio korisnički definisan nivo zabrinutosti (Level Of Concern – LOC).

• Program generiše niz specifičnih izlaznih scenarija,uključujući grafike zona ugroženosti.

• Program izračunava stopu curenja hemikalija koje izlaza iz zadatog izvora.

• Softver takođe,pruža mogućnost praćenja stope otpuštanja toksičnih materija u toku vremena.

• Softver procenjuje različite vrste opasnosti kao što su toksičnost ili zapaljivost.

• Modeluje više mogućnosti otpuštanja toksične materije kao što su: oblak otrovnog gasa, mlaz požara, eksploziju oblaka pare.

• Aloha je programirana tako da se rezultati same simulacije mogu vrlo brzo dobiti uz pomoć zadatih imputa,i na taj način služi onima koji žele da brzo odgovore na određeni akcident,a to su pre svega službe za saniranje akcidentalnih situacija.

• Softver nudi mogućnost smanjenja greške koja bi se mogla javiti preko inputa, tako što upozorava korisnika na netačne i fizički nemoguće vrednosti.

• “Aloha“ sadrži bazu podataka o karakteristikama toksičnih materija sa oko 1000 opasnih hemikalija,međutim,ako u bazi podataka ne postoji hemi kalija koju korisnik želi odabrati pri simulaciji, onda korisnik mora uneti fizičke karakteristike odeređene hemikalije u program.

• U suštini program koristi proračune koji predstavljaju kompromis između preciznosti i brzine,sa velikom tačnošću izlaznih podataka za korisnika.

• Aloha je i lako dostupna na korišćenje jer za istu nije neophodno kupovati licencu,te kao takva ima široku naučnu primenu.

• Zbog svoje dostupnosti ista je poželjna i u obrazovnim sistemima gde se studenti upoznaju sa opasnostima i štetnim uticajima koje mogu fda izazovu štetne materije,preko ovog softverskog alata.

• To se naročito odnosi na studente i naučne radnike u oblasti zaštite životne sredine,odnosno oblasti upravljanja akcidentni rizicima i oblasti modelovanja i simulacija.

• Na internet adresi http://www2.epa.gov/cameo/aloha-software se može izvršiti besplatno preuzimanje ovog alata.

•

Korisnička internet strana za preuzimanje softvera

• Kliknite na: • Download ALOHA for Windows (Version

5.4.7, Sept 2016, 7.33 MB EXE) • Pojavi se prozor i kliknite Run

• Pojavi se prozor na kome kliknete Yes • Posle toga se pojavi prozor

• Kliknite Next • i pojavi se ikona na kojoj kliknete

• I accept the agreement pa posle kliknete Next

• Posle se pojavi prozor na kome kliknete Browse da bi softverski alat instalirali na određenu lokaciju u računaru i kliknete Next

• Posle se pojavi prozor na kojem kliknete Next

Pa kliknite Instal

I kliknete Finish

• Posle uđete na lokaciju gde ste instalirali softverski alat i tamo se pojavi prozor i kliknete ALOHA.EXE

Način rukovanja softverskim alatom „Aloha“ Osnovni inputi kojima se opslužuje program su:

• Odabir lokacije akcidenta • Odabir tačnog vremena i datuma • Odabir toksične supstance • Odabir atmosfeskih uslova za zadato vreme • Odabir izvora hemikalije • Odabir informacija o samom izvoru hemikalije • Navođenje nivoa rizika (LOC) • Odabir tipa opasnosti (oblak otovne pare u našem

slučaju)

Pokretanje programa

• Pri pokretanju programa,na samom startu sledi obaveštenje o eventualnim sistemskim greškama.

• Tu se pre svega misli na kompleksne hemijske reakcije koje bi se mogle odigrati sa supstancama iz okoline,kao in a promenljivost vremenskih uslova koji bi se mogli odvijati u zadatom vremenu akcidentalne situacije.

• To upozorenje je predstavljeno na sledeći način:

Upozorenje na potencijalne greške

Korisnički interfejs

Način čuvanja podataka simulacije

Prikaz za čuvanje podataka sa softvera u računaru

Pokretanje prethodno sačuvanih podataka sa simulacija

• Prikaz pokretanja postojećih simulacija

Odabir lokacije akcidenta SiteData – Podaci o lokaciji : Iz baze ponuđenih lokacija, moguće je odabrati željenu lokaciju,

što je prikazano na slikama. Ukoliko se lokacija za koju se vrši modelovanje ne nalazi na

spisku ponuđenih lokacija, moguće je dodati željenu lokaciju na spisak.

Dodavanje lokacije koja se ne nalazi na ponuđenom spisku lokacija

• Odabir lokacije koje se ne nalazi u programu

• U prozoru Location Input: uneti naziv lokacije, podatak da li je lokacija u Sjedinjenim Američkim Državama (in US).

• U ovom radu se koristi opcija Not in US. • Zatim slede podaci za nadmorsku visinu (Elevation),koja u

slučaju Zrenjanina iznosi 80 metara iznad nivoa mora. • Neposredno nakon unosa nadmorske visine sledi unos za

geografsku širinu (Latitude) i dužinu (Longitude).

Odabir lokacije koja se ne nalazi u programu

• Izbor vremenskih podataka se vrši na sledeći način: • Offset from local STANDARD time to GMT • + zapadno od Griniča • - istočno od Griniča • Daylight Savings Time Letnje računanje vremena(April-Oktobar)

Odabir tačnog datuma i vremena • Odabir tačnog datuma i vremena se vrši prema potrebi i to podešavanje

nije od presudne važnosti za rezultate simulacije. • Svrha određivanja datuma i vremena može imati višestrku ulogu ali ona

osnovna se svodi na svrhu pravilnog dokumentovanja rezultata,što je od izuzetne važnosti pri donošenju zaključaka.

• Podešavanje datuma i vremena se vrši preko dva korisnička prozora koji se otvaraju jedan za drugim,i to na sledeći način:

• Use internal clock – koristi se vreme podešeno u operativnom sistemu računara

• Set a constant time – podešavanje proizvoljnog vremena

Podešavanje datuma i vremena

Odabir toksične supstance • Hemikalija se može odabrati iz ponuđene baze podataka

hemikalija upotrebom opcije Select iz menija SetUp Chemical • Ukoliko se neka hemikalija ne nalazi u bazi podataka moguće

je izvršiti simulaciju za tu hemikaliju ukoliko se znaju opšte karakteristike te supstance kao što akregatno stanje,tačka zapaljivosti,tačka ključanja,toksični elementi, itd.

• U ovom slučaju program može izvršiti simulaciju i dati realan prikaz potencijalno štetnih efekata koji se mogu očekivati pri akcidentalnoj situaciji.

• Stalno pratite dobijeni tekstualni zapis koji sad izgleda ovako

• SITE DATA: • Location: NOVI SAD, SERBIA • Building: unsheltered single storied • Time: May 23, 2017 1152 hours DST (user specified)

• CHEMICAL DATA: • Chemical Name: BENZENE • CAS Number: 71-43-2 Molecular Weight: 78.11 g/mol • AEGL-1 (60 min): 52 ppm AEGL-2 (60 min): 800 ppm AEGL-3 (60 min): 4000 ppm • IDLH: 500 ppm LEL: 12000 ppm UEL: 80000 ppm • Carcinogenic risk - see CAMEO Chemicals • Ambient Boiling Point: 175.7° F • Freezing Point: 42.0° F

• ATMOSPHERIC DATA: - (SELECT ATMOSPHERIC)

Odabir atmosferskih uslova

• Iz glavnog menija odabrati: • –SetUp > Atsmopheric > User Input •Otvaraju se 2 prozora, jedan za drugim, za unos parametara

Podešavanje atmosferskih uslova Unos meteoroloških parametara: Brzina vetra(Wind Speed) Pravac vetra(Wind is from) Visina na kojoj je izmerena brzina vetra (Measurement Height above ground is) Vrsta terena(Ground Roughness) Oblačnost tokom akcidenta(Select Cloud Cover)

Odabir atmosferskih uslova

• U nastavku podešavanja atmosferskih uslova sledi unos temperature vazduha,nakon toga program određuje klasu stabilnosti.

•Stability Class – Na osnovu unetih parametara: datum, vreme, brzina vetra i oblačnost program samostalno određuje klasu stabilnosti atmosphere.

Zatim, sledi unos vlažnosti vazduha( Select Humidity ),a nakon toga i unos podataka mogućoj inverziji (Inversion Height Options are).

Unos temperature,vlažnosti,mogućnosti inverzije i određivanje klase stabilnosti.

Odabir izvora hemikalije

• Otvaraju se 4 prozora jedan za drugim, koji služe za unos parametara koji opisuju rezervoar i sadržaj rezervoara.

Podešavanje izvora hemikalije

• Veličina i položaj rezervoara (Tank Size and Orientation). • Odabrati vertikalni ili horizontalni cilindrični rezervoar (Select

tank type and orientation ). • Uneti vrednost prečnika (diameter) od 1.22 m i vrednost

zapremine (volume) od 1.9 kubnih metara .

Podešavalje oblika i orjentacije izvora hemikalije

• Podešavanje agregatnog stanja i temperature hemikalije unutar rezervoara (Chemical State and Temperature).Enter state of the chemical - odabrati Tank contains liquid, pošto je benzen u rezervoaru u tečnom agregatnom stanju. Enter the temperature within the tank - odabrati opciju Chemical stored at ambient temperature, pošto se hemikalija unutar rezervoara čuva na temperaturi okoline.

Podešavanje sadržaja rezervoara(agragatno stanje hemikalije,temperature)

• Masa ili zapremina hemikalije unutar rezervoara (Liquid Mass or Volume)

• Masa hemikalije u rezervoaru ( The mass in the tank is) • Zapremina hemikalije u rezervoaru (The liquid volume is) • % popunjenosti rezervoara (% full by volume)

Podešavanja zapremine i popunjenosti rezervoara

• Tip kvara na rezervoaru se određuje sledećim unosima:

• Leaking tank, chemical is not burning and forms an evaporating puddle – zato što u zadatom scenariju nije navedeno da se benzen zapalio tokom curenja.

Odabir toksičnog oblaka za izlazne podatke

Pošto je odabran scenario curenje hemikalije iz rezervoara, neophodno je uneti dodatne parametre vezane za izvor hemikalije:

• –Area and Type of Leak - Površina i tip otvora na rezervoaru • –Height of the Tank Opening - Visina otvora na rezervoaru • –Puddle Parameters - Podešavanje parametara lokve Stoga, nakon 4 prozora koji opisuju rezervoar i sadržaj

rezervoara, otvaraju se još 3 prozora u kojima se popunjavaju parametri koji opisuju otvor na rezervoaru i tip lokve koja se formira:

Odabir otvora na rezervoaru i njegovog prečnika

Visina otvora na rezervoaru (Height of the Tank Opening) The bottom of the leak is - Otvor na telu rezervoara je udaljen od dna

rezervora. • Program samostalno podešava % udaljenosti otvora od dna

rezervoara, kao i • Graničnik na interaktivnoj slici rezervoara • Svejedno je koji ćemo od tri parametra podesiti, ostale program

proračunava.

Udaljenost otvora od dna rezervoara

Select ground type –Concrete (pošto benzen curi na beton) Input ground temperature –Use air temperature( pošto nam je nepoznata)

Odabir podloge i temperature tla

Prikaz podataka i rezultata dobijenih upotrebom softvera

Prikaz podataka i rezultata dobijenih upotrebom softverskog alata “Aloha” je mogić u sledeća tri oblika: • Tekstualni zapis (Text Summary) • Snaga izvora (Source Strength) • Zone ugroženosti (Threat Zone)

Prikaz podataka tekstualnim zapisom • U okviru Tekstualnog zapisa dati su uneti podaci i rezultati

simulacije.Tu se nalazi vreme ispuštanja celokupne hemikalije, maksimalna količina hemikalije u minuti, ukupna ispuštena količina hemikalije i prečnik formirane lokve.

Odabir tekstualnog prikaza podataka

Dobijeni tekstualni zapis se pojavlljuje u sledećem obliku:

• SITE DATA: • Location: ZRENJANIN, SERBIA • Building Air Exchanges Per Hour: 0.36 (unsheltered single storied) • Time: May 23, 2017 1851 hours DST (user specified)

• CHEMICAL DATA: • Chemical Name: BENZENE • CAS Number: 71-43-2 Molecular Weight: 78.11 g/mol • AEGL-1 (60 min): 52 ppm AEGL-2 (60 min): 800 ppm AEGL-3 (60 min): 4000

ppm • IDLH: 500 ppm LEL: 12000 ppm UEL: 80000 ppm • Carcinogenic risk - see CAMEO Chemicals • Ambient Boiling Point: 175.7° F • Vapor Pressure at Ambient Temperature: 0.13 atm • Ambient Saturation Concentration: 136,156 ppm or 13.6%

• ATMOSPHERIC DATA: (MANUAL INPUT OF DATA) • Wind: 3.13 miles/hour from SW at 10 meters • Ground Roughness: open country Cloud Cover: 7 tenths • Air Temperature: 26.7° C Stability Class: B • No Inversion Height Relative Humidity: 75%

• SOURCE STRENGTH: • Leak from hole in vertical cylindrical tank • Flammable chemical escaping from tank (not burning) • Tank Diameter: 1.22 meters Tank Length: 1.63 meters • Tank Volume: 1.91 cubic meters • Tank contains liquid Internal Temperature: 26.7° C • Chemical Mass in Tank: 1,660 kilograms • Tank is 100% full • Circular Opening Diameter: 15.24 centimeters • Opening is 25.4 centimeters from tank bottom • Ground Type: Concrete • Ground Temperature: equal to ambient • Max Puddle Diameter: Unknown • Release Duration: ALOHA limited the duration to 1 hour • Max Average Sustained Release Rate: 42.4 pounds/min • (averaged over a minute or more) • Total Amount Released: 2,317 pounds • Note: The chemical escaped as a liquid and formed an evaporating puddle. • The puddle spread to a diameter of 22 yards.

Tekstualni zapis rezultata modelovanja

Prikaz podataka u SI metričkom sistemu • Ukoliko želimo da se vrednosti u Tekstualnom zapisu

prikažu u SI metričkom sistemu, odabiramo opcije prikazane na slikama:

Odabir opcije prikaza podataka

Odabir SI metričkog sistema

Nakon promene jedinica mera za označavanje dobijenih vrednosti tekstualni zapis izgleda kao na slici:

• Tekstualni zapis podataka nakon izmene metriökog sistema

Prikaz podataka snage izvora • Mogućnost ovakvog prikaza rezultata se dobija odabirom

opcije display azatum se bira opcija source strength,nakon toga će se pojaviti dijagram koji pokazuje snagu izvora,odnosno prosečnu stopu ispuštanja hemikalije u određenom vremenskom periodu

Odabir prikaza podataka o snazi izvora

Dobijeni grafički zapis se pojavlljuje u sledećem obliku: Dijagram prikazuje prosečnu stopu ispuštanja hemikalije nakon 1h od početka ispuštanja, ili dok ukupna količina hemikalije ne bude ispuštena (u zavisnosti od toga koja od dve opcije kraće traje).

• Dijagaram 1. Snaga izvora

Prikaz podataka o zonama ugroženosti • Moguće je odrediti zone ugroženosti koje prikazuju dokle se

prostire hazardan uticaj ispuštene hemikalije na ljude i okolinu na sledeći način:

Odabir prikaza zona ugroženosti

Odabir područja toksičnog delovanja oblaka isparenja

Na osnovu zadatog scenarija akcidenta i tipa kvara na rezervoaru program nudi tri vrste hazarda koji se mogu analizirati:

• Područje toksičnog delovanja oblaka pare • Područje zapaljivosti oblaka pare • Područje u okviru koga može doći do eksplozije oblaka pare

Odabir parametara prikaza zona ugroženosti

• Moguće je odabrati jedan, dva ili tri granična Nivoa od interesa – Level of Concern (LOC). To su nivou koji određuju opsnost od šezdesominutnog izlaganja toksičnim materijama.Ti nivoi predstavljaju mogućnosti ishoda koji je negativan po ljudsko zdravlje od smrtonosnog do onih koji su blažeg oblika.

• Pošto se ovde bavimo na proceni uticaja toksičnog delovanja benzene pri isparenjima,biraju se sledeće zone ugroženosti:

• AEGLs - Acute Exposure Guideline Levels – Smernice za granične nivoe akutne izloženosti– određuju način uticaja odabranih graničnih koncentracija (LOC) na ljude

• AEGL-3 (60 min): 4000 ppm – zona označena crvenom bojom – postoji mogućnost nastanka smrtnog ishoda pri izlaganju ljudi u periodu od minimalno 60 minuta ukoliko izostane medicinska pomoć.

• AEGL-2 (60 min): 800 ppm - zona označena narandžastom bojom – prilikom izlaganja od minimalno 60 minuta mogu nastati trajne posledice po zdravlje ljudi

• AEGL-1 (60 min): 52 ppm – zona označena žutom bojom - posledice koje se javljaju po zdravlje ljudi su prolaznog karaktera.

• Na samom kraju modelovanja softver prikazuje finalni grafik sa zonama ugroženosti i bojama koje predstavljaju različite stepene opasnosti:

Prikaz podataka o zonama ugroženosti u Google Earth-u

• Potrebno je imati instaliran Google Earth.Nakon instalacije pomenutog programa slede sledeći koraci:

• Odabrati opcije: • –File > Export Threat Zones

Način odabira prikaza u Google Earth_u

•Dodeliti naziv fajlu i sačuvati ga u kml formatu Na sledeći način:

• Bira se format fajla u KML za Google Earth i unose se podaci o geografskoj dužini i širini:

• Odabir podataka za prikaz zona ugroženosti u Googl Earth_u

Prikaz zona ugroženosti u Googl Earth_u

Prikaz tekstualnog i grafičkog zapisa simulacije

Tekstualni zapis Zapis inputa u programu

Prikaz zona ugroženosti

Zapis dobijenih rezultata