Universitatea ”Babeș-Bolyai”, Cluj Napoca

Facultatea de Chimie și Inginerie Chimică

Ingineria Materialelor și Protecția Mediului

PROIECT

Tehnologia informației în evaluarea poluării

Îndrumător:

Conf. Dr. Ing. Imre-Lucaci Arpad

Student:

Morar Ancuța, IMPM I

Cluj Napoca, 2015

1

Cuprins

1. Tema de lucru .................................................................................................................................. 2

2. Prezentarea generală a compusului ................................................................................................ 3

2.1. Efecte asupra omului și asupra mediului ................................................................................ 4

2.2. Limite de concentrație admise ................................................................................................ 4

3. Mod de protecție și mod de acțiune în caz de expunere ................................................................. 5

4. Modul de obținere al rezultatelor .................................................................................................... 6

5. Prezentarea rezultatelor obținute ................................................................................................... 6

6. Interpretarea rezultatelor obținute ................................................................................................. 9

7. Comentarii și concluzii ................................................................................................................... 11

Bibliografie ............................................................................................................................................ 12

2

1.Tema de lucru

TEMA nr. 7

Să se determine și să se reprezinte efectele fizice și riscul individual pornind de la

următoarele informații:

explozie BLEVE (boiling liquid expanding vapor explosion) datorat exploziei unui

rezervor de metanol;

volum rezervor: 50 m3;

rezervor plin la 80 % cu substanță lichidă, depozitată la temperatura ambiantă;

date atmosferice:

viteza vântului este de 3 m/s din direcția V, măsurată la 10 m față de sol;

temperatura exterioară este de 15˚C;

cer acoperit cu nori 50 %;

inversiune la 1.000:m;

umiditate 50 %;

zona urbană.

Se consideră:

zona cu mortalitate ridicată: până la raza mingii de foc (fireball);

zona cu leziuni ireversibile: q > 5 kW/m2.

Care este nivelul radiației termice la distanța de 150 m de la sursa accidentului pe axa

vântului?

Se consideră locația sursei ca fiind: 46◦46’46,46”N și 23

◦40’25,87”E.

3

2.Prezentarea generală a compusului

Metanolul este un alcool care se sintetizează prin substituirea în molecula de metan a

unui atom de hidrogen cu o grupare - OH (hidroxilică).

Metanolul este un lichid ușor volatil, miscibil în orice proporție cu apa, cu densitate de

vapori mai mare decât cea a aerului. În industria chimică, metanolul servește ca materie primă

sau ca furnizor de energie. Recuperarea sa necesită utilizarea unor compuși de o puritate

înaltă. Alcoolul poate fi folosit pe post de combustibil, fiind posibilă adăugarea sa la

carburanții convenționali sau utilizarea de metanol pur, fără sulf. În celulele de combustie

reprezintă un furnizor de hidrogen.

4

2.1. Efecte asupra omului și asupra mediului

Expunerea prelungită în atmosferă de vapori de metanol provoacă iritații ale ochilor,

dureri de cap, oboseală, dezorientare, pierderea cunoștinței, greață, amețeală, crampe. Poate fi

absorbit prin piele și provoacă moartea dacă este înghițit. Metanolul se metabolizează în

principal în ficat, dar efectul toxic se manifestă la nivelul retinei sau rinichiului.

În ceea ce privește efectul metanolului asupra mediului înconjurător, nu există

informații despre un potențial efect semnificativ sau pericol critic (este ușor biodegradabil).

2.2. Limite de concentrație admise

Concentraţia maximă admisibilă a metanolului din aerul zonelor protejate conform

STAS 12574/1987 este de 1 𝑚𝑔/𝑚3 (medie de scurtă durată - 30 𝑚𝑖𝑛) și 0,5 𝑚𝑔/𝑚3 (medie

zilnică).

5

3.Mod de protecție și mod de acțiune în caz de expunere

Ca o măsură de precauţie imediată, dacă are loc o scurgere de metanol, se va izola zona

de deversare pe o suprafață de cel puțin 50 𝑚 în toate direcțiile. Dacă un rezervor de metanol

este implicat într-un incendiu, se izolează zona pe o suprafață de cel puțin 800 𝑚 în toate

direcțiile și se recomandă evacuarea.

Ca măsură preventivă, se recomandă utilizarea echipamentului de protecție adecvat,

ventilarea corespunzătoare a spațiilor închise și eliminarea surselor de aprindere.

6

4.Modul de obținere al rezultatelor

S-a utilizat:

CAMEO – pentru a obține informații cu privire la substanța generatoare de efecte

negative asupra omului și asupra mediului din acest caz (metanol);

ALOHA – pentru calcularea efectelor fizice generate de explozia rezervorului de

metanol;

Google Maps - se exportă fișierul de lucru din ALOHA și se obțin date referitoare la

zona afectată de explozia rezervorului de metanol;

Microsoft Office Excel - se calculează riscul individual.

5.Prezentarea rezultatelor obținute

Datele referitoare la substanța poluantă, precum și pericolul asupra sănătății,

reactivitate substanței, etc., au fost obținute din suita de aplicații CAMEO. Aceste date sunt

prezentate pe scurt în Capitolul 2, pentru situația studiată .

Pentru calcularea efectelor fizice s-a utilizat aplicația ALOHA. S-au parcurs următorii

pași:

Selectarea locției;

Selectarea compusului;

Specificarea situației meteorologice;

Specificarea sursei;

Specificarea tipului de eveniment (explozie BLEVE);

Alegerea tipului de efect fizic studiat- în cazul de față s-au evaluat numai efectele

produse de fluxul de energie radiantă generat de fireball;

Vizulalizarea rezultatelor.

Rezultatele obținute în urma modelării consecințelor sunt prezentate în următoarele

moduri:

7

a) Text – sub forma unui raport ce apare în pagina principală a aplicației ALOHA;

b) Grafic – sub forma curbelor izoplete corespunzatoare celor trei nivele de atenție (roșu,

portocaliu și galben);

8

c) Text – nivelul radiației termice la distanța de 150 m de la sursa accidentului pe axa

vântului.

Rezultatele obținute în ALOHA, curbele izoplete, au fost importate în Google Maps

sub forma unui fișier KML.

9

Se consideră locația sursei ca fiind: 46◦46’46,46”N și 23

◦40’25,87”E.

6.Interpretarea rezultatelor obținute

Riscul individual (Individual Risk - IR) este un risc standardizat și specific unei anumite

locații și este calculat pentru un individ ipotetic care locuiește într-o anumită zonă 24 ore/zi și

nu folosește mijloace de protecție de nici un fel.

Efectele letale pot fi descrise prin următorii doi parametri:

• probabilitatea de deces, 𝑷𝑫, definită ca fiind probabilitatea ca un individ să decedeze

datorită expunerii, fiind în exterior neprotejat. Această probabilitate este utilizată în calcularea

riscului individual;

• fracția de deces, 𝑭𝑫, definită ca fiind fracția din populație care decedează datorită unei

anumite expuneri. O parte din populație se poate găsi în interior, astfel încât se folosesc două

valori, 𝑭𝑫,𝒊𝒏 și 𝑭𝑫,𝒆𝒙 prin care se definește fracția de deces în interior, respectiv fracța de

deces în exterior. Acești parametri sunt utilizați în calcularea riscului social.

Calcularea probabilității unui efect, PD, are loc prin utilizarea funcțiilor probit, Pr

(probability unit):

𝑷𝑫 = 0,5 ∙ [1 + 𝐸𝑅𝐹 (𝑃𝑟 − 5

√2)]

Unde: 𝐸𝑅𝐹 reprezintă funcția eroare iar 𝑃 ∈ [0; 1].

10

În cazul expunerii la radiații termice, dependența cauză−efect este descrisă de

următoarea relație, prin care se calculează funcția probit:

𝑷𝒓 = −36,38 + 2,56 ∙ 𝑙𝑛(𝑄3/4 ∙ 𝑡)

Unde: 𝑡 este timpul de expunere în [𝑠], iar 𝑄 este intensitatea radiației termice

exprimată în [𝑊/𝑚2].

Frecvențele de deces 𝑭𝑫,𝒊𝒏 și 𝑭𝑫,𝒆𝒙 în acest caz sunt calculate cu expresiile:

𝑭𝑫,𝒊𝒏 = 𝟎

𝑭𝑫,𝒆𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟒 ∙ 𝑷𝑫

Rezultatele obținute sunt prezentate sub forma unui tabel în Excel:

Nr.Crt. Timp [s]

Distanța față de sursă [m]

Q [W/m2]

Pr PD FD,in FD,ex

1 60 93 41300 10,38054 1

FD,in=1 FD,ex=1 pt. că Q>35 kW/m2

2 60 95 40700 10,33059 1

3 60 100 39200 10,20241 1

4 60 105 37800 10,07828 1

5 60 110 36300 9,940065 1

6 60 115 34800 9,796021 0,999999 0 0,139999887

7 60 120 33400 9,655864 0,999998 0 0,139999774

8 60 150 25800 8,774605 0,999920 0 0,13999

9 60 180 20000 7,905426 0,998166 0 0,13974

10 60 210 15700 7,079155 0,981198 0 0,13737

11 60 240 12500 6,301147 0,903396 0 0,12648

12 60 270 10200 5,607077 0,728100 0 0,10193

13 60 300 8390 4,940292 0,476194 0 0,06667

14 60 330 7010 4,326906 0,250444 0 0,03506

15 60 360 5940 3,761561 0,107777 0 0,01509

16 60 390 5090 3,234435 0,038734 0 0,00542

17 60 420 4400 2,737204 0,011824 0 0,00166

18 60 450 3840 2,272539 0,003191 0 0,00045

19 60 480 3370 1,826896 0,000754 0 0,00011

20 60 510 2990 1,418527 0,000171 0 2,392E-05

21 60 540 2660 1,019347 3,44E-05 0 4,811E-06

22 60 570 2380 0,639696 6,49E-06 0 9,092E-07

23 60 650 1820 -0,27598 6,60E-08 0 9,243E-09

24 60 700 1570 -0,78034 3,73E-09 0 5,219E-10

11

Probabilitatea de deces, în funcție de distanța față de sursă este reprezentată în graficul

următor:

7.Comentarii și concluzii

În cazul de față s-au obținut date referitoare la substanță poluatoare, se cunoaște efectul

generat de explozia BLEVE a unui rezervor de metanol și zona afectată.

S-a determinat probabilitatea de deces și implicit riscul individual.

Probabilitatea de deces este 100% în apropierea mingii de foc și scade odată cu

deplasarea față de aceasta, astfel că la aprox. 450 𝑚 probabilitatea de deces este de 0%.

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400 500 600 700 800

PD

Distanța [m]

12

Bibliografie

1. Tehnologia Informației în Evaluarea Riscului, Imre Árpád;

2. https://en.wikipedia.org/wiki/Methanol;

3. ALOHA - Areal Location of Hazardous Atmospheres. User’s Manual, EPA&NOAA,

Washington, S.U.A., 2006;

4. CAMEO Chemicals - Chemical Response Datasheets and Reactivity Prediction Tool;

5. https://www.google.ro/maps.