amorim, 2012 - Comitê Camboriú

UNIVERSID ADE DO V ALE DO IT AJ AÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DA TERRA E DO MAR
Curso de Engenharia Ambiental
MODELAGEM DO CENÁRIO CRÍTICO DE DISPERSÃO DE ÓLEO NO
ESTUÁRIO DO RIO CAMBORÍU, BALNEÁRIO CAMBORIÚ – SC
Ac: Lais Ferrer Amorim
Orientador: Cristina Ono Horita, MSc.
Itajaí, novembro/2012
UNIVERSID ADE DO V ALE DO IT AJ AÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DA TERRA E DO MAR
Curso de Engenharia Ambiental
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
MODELAGEM DO CENÁRIO CRÍTICO DE DISPERSÃO DE ÓLEO NO
ESTUÁRIO DO RIO CAMBORÍU, BALNEÁRIO CAMBORIÚ – SC
Lais Ferrer Amorim
Monografia apresentada à banca
examinadora do Trabalho de
Conclusão de Curso de Engenharia
Ambiental como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do
grau de Engenheiro Ambiental.
Itajaí, novembro/2012
i
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho a Deus, que é minha rocha firme aonde eu busco construir os meus
alicerces. A meus pais, que sempre me incentivam a fazer o melhor, a ser diferenciada, a
desenvolver meu potencial sem ter medo de não ser capaz, porque sempre depositaram sua
confiança na minha capacidade de superação e de produção, e que principalmente me
ensinaram a não desistir.
Lucas 6:47-48
“Todo aquele que vem a mim e ouve as minhas
palavras e as observa, eu vos mostrarei a quem é
semelhante. É semelhante a um homem que, edificando
uma casa, cavou, abriu profunda vala e pôs os alicerces
sobre a rocha; e vindo uma enchente, deu a torrente
com ímpeto naquela casa, e não a pode abalar, porque
tinha sido bem edificada.”
ii
AGRADECIMENTOS
Agradeço novamente a Deus e a minha família, porque sem eles eu não conseguiria. A
minha professora orientadora Cristina Ono Horita, pela sabedoria, paciência, disposição em
me ajudar e por acreditar na minha capacidade.
Ao meu namorado e melhor amigo, André Conte Canton, que esteve ao meu lado durante
todo o período acadêmico, não sendo diferente durante a execução desse trabalho, tendo
paciência com todas as minhas ansiedades, e me incentivando sempre a ser melhor.
A essa instituição e todos os professores do curso de Engenharia Ambiental que me
capacitaram para que eu pudesse realizar esse projeto, e mais que isso, fazer a diferença
na sociedade brasileira.
Aos meus professores avaliadores João Luiz Baptista de Carvalho e Júlio Leão, pela
disposição em apreciar meu trabalho e contribuir na melhora da minha pesquisa.
Aos integrantes do Laboratório de Oceanografia Física, em especial ao Professor Lourival
Anastácio Alves Júnior, que não mediram esforços em nos ajudar a concretizar esse projeto,
sempre dispostos em compartilhar seus conhecimentos.
À administração do Aeroporto Ministro Victor Konder e a Infraero pela parceria e
contribuição com os dados de ventos.
Por fim a todos os meus amigos, que dividiram essa experiência decisiva de nossas vidas
comigo, e a tornaram especial.
Obrigada.
iii
RESUMO
Derrames de óleo trazem recorrentes danos a ecossistemas costeiros através do globo,
gerando letalidade da fauna e flora residente, ao ambiente natural e ainda prejuízos
socioeconômicos. Visando o atendimento da resolução do CONAMA n°398 de 2008 e da Lei
9.966 de 2000, este projeto tem por finalidade modelar cenários de dispersão de óleo no
estuário do rio Camboriú de modo a fornecer subsídios para a elaboração de Planos
Emergenciais Individuais (PEI) para as marinas instaladas na região. A metodologia de
trabalho está apoiada em uma modelagem hidrodinâmica sustentada pelo modelo
tridimensional barotrópico (3D) do SisBaHiA®, na qual são previstos cenários com diferentes
forçantes ambientais de inverno e verão. Para cada cenário foram simulados 30 dias de
modo a englobar período de sizígia e de quadratura. Como resultado obtiveram-se mapas
que representam o comportamento hidrodinâmico nos três cenários modelados, também
são expostos os resultados de comportamento da pluma de óleo para cada cenário, a partir
desses pode-se determinar qual seria a pior hipótese de ocorrência do acidente, a
combinação de forçantes que levou a ela, e quais locais sofreriam maiores danos no caso
de uma contaminação. No cenário de calmaria a mancha permaneceu no ambiente durante
sete dias (660630 s), e seguiu na direção sul, atingindo o Morro da Aguada. O cenário de
vento usual de verão apresentou um encaminhamento diferente da pluma de óleo, pois essa
direcionou-se para a praia da enseada de Balneário Camboriú, e permaneceu no ambiente
um total de 37200 s. Na última simulação com ventos típicos de inverno, o óleo derramado
teve um comportamento parecido com o primeiro cenário, porém o seu tempo de residência
no ambiente foi de apenas 16500 s.
Palavras-chaves: Vazamento de óleo, Rio Camboriú e Modelagem hidrodinâmica.
iv
ABSTRACT
Oil spills bring recurring damage to coastal ecosystems across the globe, generating lethality
of resident flora and fauna, the natural environment and socioeconomic damage. Order to
comply with the CONAMA’s resolution n°398 of 2008 and Law 9.966 of 2000, this project
aims at modeling scenarios of oil dispersion in Camboriu estuary to provide subsidies for the
development of Individual Emergency Plans (IEP) for marinas installed in the region. The
methodology is supported by a hydrodynamic modeling supported by barotropic threedimensional model (3D) of SisBaHiA ®, which are provided for scenarios with different
environmental forcings winter and summer, for each scenario will be simulated 30-day period
to encompass syzygy and quadrature result was obtained maps that indicate which locations
that suffer greater damage in case of a contamination, noting that these worst case
scenarios presented contamination for the region. In the scenario of the stain remained calm
environment for seven days (660630 s), and went southwards, reaching the Morro da
Aguada. The wind scenario usual summer presented a different route plume of oil, because
this drove up the beach to the bay of Balneario Camboriu, and remained in the environment
a total of 37200 s. In the last simulation with typical winter winds, the oil spill had a behavior
similar to the first scenario, but its residence time in the atmosphere was only 16500 s.
Keywords: Oil Spills, Rio Camboriú, Hydrodynamic Modeling.
v
SUMÁRIO
Dedicatória ............................................................................................................................. i
Agradecimentos ..................................................................................................................... ii
Abstract ................................................................................................................................ iv
Sumário ................................................................................................................................. v
Lista de Figuras .................................................................................................................... vii
Lista de Quadros ................................................................................................................... x
Lista de Tabelas ................................................................................................................... xi
1
2
Introdução....................................................................................................................... 1
1.1
Área de aplicação do projeto ................................................................................... 4
1.2
Objetivos ................................................................................................................. 6
1.2.1
Geral ................................................................................................................ 6
1.2.2
Específicos ....................................................................................................... 6
Fundamentação Teórica ................................................................................................. 7
2.1
Poluição por óleo ..................................................................................................... 7
2.2
Óleos aquaviários .................................................................................................. 10
2.3
Marés .................................................................................................................... 13
2.4
Estuários ............................................................................................................... 14
2.5
Modelagem Ambiental ........................................................................................... 16
2.5.1
Sistema de Modelagem Aplicado.................................................................... 17
2.5.2
Modelo Hidrodinâmico .................................................................................... 19
2.5.3
Modelo Euleriano ............................................................................................ 20
2.5.4
Modelo Lagrangeano ...................................................................................... 21
vi
2.5.5
Modelagem do óleo na água .......................................................................... 21
2.5.6
Curva de decaimento do óleo ......................................................................... 22
2.6
3
Legislação ............................................................................................................. 22
2.6.1
Legislação Internacional ................................................................................. 22
2.6.2
Legislação Nacional........................................................................................ 23
Metodologia .................................................................................................................. 27
3.1
Caracterização da área de estudo ......................................................................... 27
3.2
Modelagem hidrodinâmica ..................................................................................... 28
3.2.1
Pré-processamento ........................................................................................ 28
3.2.2
Processamento de dados ............................................................................... 29
3.3
Modelagem de óleo ............................................................................................... 30
3.4
Determinação de destinos mais prováveis da mancha de óleo e trechos do litoral
com maior probabilidade de serem atingidos ................................................................... 32
4
Resultados e Discussão ............................................................................................... 33
4.1
Modelo Hidrodinâmico ........................................................................................... 33
4.1.1
Base de Dados ............................................................................................... 33
4.1.2
Execução do modelo ...................................................................................... 37
4.2
Modelo Lagrangeano ............................................................................................. 47
4.3
Destinos mais prováveis da mancha ..................................................................... 56
5
Considerações Finais ................................................................................................... 57
6
Bibliografia .................................................................................................................... 59
Anexos ................................................................................................................................ 63
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Mapa de localização da bacia hidrográfica do rio Camboriú. Fonte: Ciram, 2011. .. 5
Figura 2. Empreendimentos de transporte aquaviário instalados na foz do rio Camboriú –
SC. ........................................................................................................................................ 5
Figura 3. Processos de intemperismo sofridos pelo óleo. Fonte: SOTO, 2004....................... 8
Figura 4. Três fases do espalhamento do óleo na água. Fonte: SOTO, 2004. ..................... 10
Figura 5. Caracterização da fonte de lançamento de óleo na situação de um acidente cujas
características são do cenário de pior caso. ........................................................................ 31
Figura 6. Mapa da batimetria da enseada de Balneário Camboriú. ...................................... 34
Figura 7. Gráfico de velocidade, direção e frequência de ventos de verão, medidos a 10m do
solo no Aeroporto Ministro Victor Konder, Navegantes – SC. .............................................. 35
Figura 8. Gráfico de velocidade, direção e de ventos de verão, medidos a 10m do solo no
Aeroporto Ministro Victor Konder, Navegantes – SC............................................................ 35
Figura 9. Malha de elementos finitos utilizada nos modelos, com indicação das estações
para gravação de resultados temporais. .............................................................................. 36
Figura 10. Metodologia de divisão da vazão em vazões nodais. Fonte: (ROSMAN, 2011) .. 37
Figura 11. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída
do rio, durante os 30 dias sem vento. .................................................................................. 38
Figura 12. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade (m/s) da água na
Estação #2 – Saída do rio durante os 30 dias de calmaria. ................................................. 39
Figura 13. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 3600 s, característico de
maré de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de verão e calmaria. ............................. 40
Figura 14. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 36000 s, característico de
maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e calmaria. ............................ 40
Figura 15. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída
do rio, durante os 30 dias de verão com vento usual. .......................................................... 41
Figura 16. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade da água (m/s) na
Estação #2 – Saída do rio durante os 30 dias com vento usual. .......................................... 42
Figura 17. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 3600 s, característico de
maré de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual. ........................ 42
viii
Figura 18. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 162000 s, característico
de maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual. .................. 43
Figura 19. Vetores da superfície do modelo hidrodinâmico no módulo 3D no instante de
2592000 s, característico de maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e
vento usual. ......................................................................................................................... 43
Figura 20. Vetores do modelo hidrodinâmico no módulo 2D no instante de 2592000 s,
característico de maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual.
............................................................................................................................................ 43
Figura 21. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída
do rio, durante os 30 dias de ventos típicos de inverno........................................................ 44
Figura 22. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade (m/s) da água na
Estação #2 – Saída do rio durante os 30 dias de inverno. ................................................... 45
Figura 23. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 1292400 s, característico de
maré de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de ventos típicos de inverno. ................ 45
Figura 24. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 1296000 s, característico de
maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de ventos típicos de inverno. ............... 46
Figura 25. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 22 de janeiro de 2012
às 11h. ................................................................................................................................. 47
Figura 26. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
calmaria na enseada de Balneário Camboriú – SC. ............................................................. 48
Figura 27. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 20 de fevereiro de 2012
às 15h. ................................................................................................................................. 50
Figura 28. Gráfico representativo das quantidades de óleo que evaporaram (azul),
dispersadas (verde) e o restante (cinza). ............................................................................. 50
Figura 29. Demonstrativo das variadas concentrações de óleo que compõe a mancha que
atinge o litoral de Balneário Camboriú no instante de 23100 s. ............................................ 51
Figura 30. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
vento usual na enseada de Balneário Camboriú – SC. ........................................................ 52
Figura 31. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 20 de junho de 2012 às
17h. ..................................................................................................................................... 53
Figura 32. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
vento usual na enseada de Balneário Camboriú – SC. ........................................................ 54
ix
Figura 33. Figura comparativa indicando a posição da mancha de óleo nos três cenários
no instante de 13800 s......................................................................................................... 55
Figura 34. Destinos mais prováveis da mancha resultante do derramamento modelado, com
indicação dos pontos que são mais frequentemente atingidos. ........................................... 56
x
LISTA DE QUADROS
Quadro 1. Incidentes com derramamento de óleo em portos e terminais 2007 a 2008. ......... 3
Quadro 2. Principais propriedades do óleo diesel. ............................................................... 12
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Especificações de óleos combustíveis marítimos. ................................................ 11
Tabela 2. Relação de estudos necessários de acordo com o porte do empreendimento. .... 26
Tabela 3. Características físicas da Bacia Hidrográfica do Rio Camboriú. ........................... 28
Tabela 4. Resumo dos cenários desenvolvidos no trabalho e suas características. ............ 34
Tabela 5. Valores das constantes harmônicas utilizadas no modelo.................................... 36
1
1 INTRODUÇÃO
As altas utilizações do óleo nos processos de industrialização, a presença deste em
diversos produtos consumidos pela sociedade diariamente, e principalmente do transporte
desse material, decorrem-se derramamentos, que podem ocorrer por diferenciadas causas.
Segundo Fingas (2000), mundialmente são utilizados 10 milhões de toneladas de produtos
que derivam do óleo todos os dias.
Para disponibiliza-lo em todos os processos em que o óleo é utilizado, existe uma intensa
movimentação de transporte e beneficiamento, começando dos poços de petróleo até o
consumidor. Essa atividade envolve de 10 a 15 transferências, nos mais variados modos
como tanques, dutos, vagões e caminhões tanque. Outra fase integrante do processo, e que
oferece riscos é o armazenamento, o óleo permanece nos pontos de transferência até ser
entregue aos terminais e refinarias, os acidentes podem acontecer durante o transporte ou
até durante o tempo de armazenamento (FINGAS, 2000).
Derrames de óleo trazem recorrentes danos a ecossistemas costeiros através do globo,
gerando letalidade da fauna e flora residente, ao ambiente natural e ainda prejuízos
socioeconômicos (WIECZOREK, 2006). As perdas na biota originam-se pelo poder
contaminação que o contato com o óleo representa, e ainda pela cortina preta formada pela
pluma do derrame, que impede as trocas vitais de gases e a captação de luz entre os
organismos e o ambiente externo.
Já os prejuízos no âmbito socioeconômico podem ser observados nas atividades de:
turismo, pesca artesanal ou extrativista, maricultura, piscicultura, carcinicultura, entre outros.
Impossibilitando essas relações comerciais, que geram renda e qualidade de vida a
população costeira (WIECZOREK, 2006).
A situação do óleo atingindo os mares tem chamado a atenção de governos e especialistas,
após a ocorrência de derramamentos como o ocorrido na Guerra do Golfo em 1991, no
Kuwait na região de Sea Island, onde vazaram 800.000 toneladas de óleo, seguido pelo
sinistro do Golfo do México, em junho de 1979, onde o navio IXTOC explodiu vazando
470.000 toneladas de óleo (SEBASTIAO e SOARES, 1995).
Outros acidentes médios que despejaram cerca de 300.000 toneladas de óleo nas águas
oceânicas, ocorreram em Tobago, no mar caribenho em 1979, no Uzbequistão em 1992, na
plataforma de petróleo no Irã em 1993, e na África do Sul em 1983 (FINGAS, 2000).
2
No Brasil os acidentes de maiores destaques foram: o grande vazamento da Refinaria de
Duque de Caxias - REDUC, na Baía da Guanabara, em 2000, o adernamento e o posterior
naufrágio da plataforma P–36, na Bacia de Campos, em 2004, e a explosão do navio
Vicuña, no terminal de granéis líquidos na Baía de Paranaguá, em 2004 (BARROS,
WASSERMAN e LIMA, 2012).
Um levantamento feito pela Marinha do Brasil (2008) mostrou que o estado brasileiro onde
ocorreu o maior número de acidentes de derramamento foi o de São Paulo, nos portos de
Santos e São Sebastião resultando em um total de 7.832L de óleo vazados, variando desde
petróleos leves, óleo combustível médio até óleo pesado. Outros dados desse levantamento
podem ser vistos no Quadro 1.
Motivados pelos acidentes, deu-se início a monitoramentos de navios, e demais atividades
envolvendo óleo, um levantamento dos dados da Environment Canada, The Oil Spill
Inteligente Report, da Guarda Costeira dos Estados Unidos, da Federação Internacional de
Proprietários de Petrolíferos Poluidores (ITOPF, 2011) e do Instituto Americano de Petróleo,
traz uma tabela de 175 acidentes com óleo ocorridos nos últimos 30 anos.
Buscando minimizar a ocorrência de vazamentos, e estabelecer medidas preventivas e
corretivas a estes sinistros, o Canadá e os Estados Unidos implantaram um sistema de
monitoramento da quantidade de ocorrência de derramamentos, levantando dados,
expostos por Fingas (2000), como o de que no Canadá existem 12 sinistros por dia sendo
que apenas 1 é em águas navegáveis, já nos Estados Unidos são 25 sinistros em águas
navegáveis e 75 em terra.
Considerando o montante de óleo que atinge os ambientes, principalmente os costeiros, tem
se desenvolvido na área de modelagem, estudos buscando entender os processos ocorridos
a partir da interação do óleo com o ambiente, quantificar o total vazado, e ainda modelos
específicos para prever a trajetória da pluma e os possíveis destinos atingidos pelo
vazamento (SEBASTIAO e SOARES, 1995).
3
Quadro 1. Incidentes com derramamento de óleo em portos e terminais 2007 a 2008.
NÚMERO DE
VOLUME
INCIDENTES
(L)
SP
20
7832
Santos, São Sebastião
ES
12
183
Vitória, Vila Velha, Tubarão, Portocel
RJ
12
5662
AM
4
3100
Manaus, Coari, Pucu
SC
4
2036
Imbituba, Itajaí
MA
3
118
Alumar, Itaqui
CE
3
5003
Mucuripe
RS
3
7500
Rio Grande
BA
2
5050
Temadre, Aratu
PA
1
450
Miramar
AL
1
300
Maceió
PR
1
500
Paranaguá
ESTADO
Fonte: Marinha do Brasil, 2008.
POSTOS E TERMINAIS
Rio de Janeiro, Niterói, Itaguaí, Imbetiba, Ilha
Guaíba, Cais estaleiro em Angra dos Reis
4
1.1 ÁREA DE APLICAÇÃO DO PROJETO
A cidade de Balneário Camboriú localiza-se na latitude 26º59'26" S e a uma longitude
48º38'05" O, estando a uma altitude média de 2 metros, tendo uma área territorial de 46 km²
(URBAN, 2007). O município é o maior centro turístico do sul do Brasil, sua ascensão
iniciou-se na década de 40 com a construção de hotéis e residências de proprietários de alto
poder aquisitivo. Através das próximas décadas o desenvolvimento seguiu aumentando
significantemente, assim como o número de turistas e de residências no município.
Especialmente na década de 70 com a construção da BR-101 que passa pela porção central
de Balneário Camboriú (POLETTE, DIEHL, et al., 1997).
Um grupo, em especial, teve sua atuação como a de maior relevância no desenvolvimento
da cidade de Balneário Camboriú, e deixando marcas difíceis de serem solucionadas até
hoje, esse setor foi o imobiliário. Através de uma alta especulação imobiliária a cidade
traçou seu desenvolvimento, até alcançar o patamar atual no qual atinge uma população de
veraneio que ultrapassa a sua população fixa (POLETTE, DIEHL, et al., 1997). No ano de
2011 a cidade recebeu em sua alta temporada 4.453.730 pessoas, sendo que somente para
assistir a virada do ano na praia foram 600 mil pessoas (BOMM, 2012).
Como principal fonte de abastecimento de água potável da cidade aparece então a Bacia do
rio Camboriú, composta pelo rio principal o rio Camboriú, e pelos tributários: rio Pequeno
(9km), rio do Braço (19km),rio Peroba (3km), ribeirão dos Macacos (6km). O rio Camboriú
possui uma extensão de 31 km desde sua nascente até a sua foz (SMDU, 1997).
Na foz do rio Camboriú encontram-se instalados 6 empresas do ramo de transporte
aquaviários, como pode ser observado na Figura 2, tais instalações são, entre outras fontes,
potenciais contribuintes no aporte de óleo que o corpo d’água recebe, já que dentro das
atividades dessas empresas estão o abastecimento de embarcações, manutenções de
casco, além de elevar o trânsito dentro da foz do rio e com ele a possibilidade de ocorrência
de sinistros.
Tais empresas, segundo a resolução do CONAMA n°. 398/08, devem possuir um plano que
preveja as ações e os procedimentos a serem desencadeadas, em eventuais situações
emergenciais de vazamentos de óleo, que tenham potencial para afetar a integridade física
das pessoas, ou gerar impactos ao Meio Ambiente. A denominação desse documento é:
Plano de Emergência Individual – PEI.
5
A resolução do CONAMA n°. 398/08 coloca a modelagem ambiental como instrumento de
auxílio na determinação de hierarquização dos locais que receberão equipamentos de
proteção ambiental primeiramente. Exigindo que a mesma esteja presente no plano.
Figura 1. Mapa de localização da bacia hidrográfica do rio Camboriú. Fonte: Ciram, 2011.
Figura 2. Empreendimentos de transporte aquaviário instalados na foz do rio Camboriú – SC.
6
1.2 OBJETIVOS
1.2.1
Geral
Modelar cenários de dispersão de óleo no estuário do rio Camboriú de modo a fornecer
subsídios para a elaboração de Planos Emergenciais Individuais (PEI) para as marinas
instaladas na região.
1.2.2
Específicos
a) Gerar base de dados para a implementação do modelo hidrodinâmico e do modelo
de transporte;
b) Implementar o modelo hidrodinâmico para a situação típica de verão;
c) Implementar o modelo hidrodinâmico para a situação típica de inverno;
d) Implementar o modelo lagrangeano de transporte de manchas de óleo para o cenário
de pior caso;
e) Determinar destinos mais prováveis da mancha de óleo e trechos do litoral com
maior probabilidade de serem atingidos.
7
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 POLUIÇÃO POR ÓLEO
Fingas (2000) traz que metade da quantidade de óleo que atinge as águas são resultados
do escoamento de vazamentos que ocorreram em terra, ou de bases de abastecimento,
24% desses procedem do sistema de transporte, já as fontes naturais que afloram do
substrato do oceano, são responsáveis por 11% da entrada de óleo. Outras fontes
poluidoras ainda são os hidrocarbonetos presentes na atmosfera, advindos de queimas
incompletas, que contribuem com 13% do aporte.
Os principais componentes dos derramamentos que chegam ao mar são: combustíveis
(48%) e óleos brutos (29%). Quanto aos vazamentos advindos de embarcações 29% deles
ocorrem do aterramento de tanques de combustíveis, e 22% da colisão (FINGAS, 2000).
Cada modalidade de óleo acarretará em consequências diferenciadas ao ambiente que foi
exposto, e as características desse material e do ambiente, determinarão as medidas
corretivas a serem tomadas a partir do acidente. Devem ser determinados os constituintes
do óleo, realizada a análise de suas propriedades e os arranjos estruturais dos átomos de
carbono e hidrogênio, para propiciar-se a classificação do material, e conhecer suas
propriedades.
As propriedades mais relevantes na caracterização do óleo são: a densidade relativa, a
persistência, a viscosidade, o ponto de fulgor, a solubilidade, tensão superficial, a fotooxidação, sedimentação e biodegradação. A união dessas propriedades dirá suas
características, como por exemplo: a que temperatura o óleo proporciona maiores riscos de
explosão, qual é a sua capacidade de solubilizar na água, a possibilidade de retirada total ou
não do óleo no ambiente, a sua agilidade na movimentação na água, entre outras
informações determinantes no processo de estudo dos efeitos do vazamento do material
(CETESB, 2007).
Após a ocorrência de sinistros que resultem com o vazamento de óleo, serão iniciadas
interações desse material com o ambiente. Tais interações também serão influenciadas
pelas propriedades descritas acima. Ao conjunto de interações chamamos: intemperismo do
óleo, o qual ocorre nas fases de espalhamento, evaporação, dissolução, dispersão natural e
emulsificação, tais processos podem ser verificados na Figura 3 (FIEDLER, 2009).
8
Figura 3. Processos de intemperismo sofridos pelo óleo. Fonte: SOTO, 2004.
O processo inicial ocorrido após o encontro do óleo com a atmosfera exterior ao tanque é a
evaporação, a taxa com que esse processo ocorre é afetada pelas propriedades de cada
tipo de óleo, e aumentada pelo movimento de espalhamento, altas temperaturas na água,
ventos fortes e agitação marítima em geral. Com a evaporação os componentes leves serão
removidos, o que reduzirá a massa de óleo restante, esse acontecimento se dá nas
primeiras horas após o vazamento (SEBASTIAO e SOARES, 1995).
A fase da dissolução é a capacidade do elemento dissolver-se em água, ou também
conhecida como sua propriedade de solubilidade, nesta característica os óleos leves, ou
refinados, tem o seu processo acelerado em comparação aos óleos crus, a intensidade
desta fase é maior a partir da primeira hora de vazamento até as vinte e quatro horas
subsequentes (CETESB, 2007).
Ainda com base em CETESB (2007), as outras duas fases: a de dispersão natural e a de
emulsificação são de intensidade mais prolongada, a primeira no período das 48 horas após
o vazamento até um mês, e a segunda nas primeiras 10 horas até uma semana.
A emulsificação é o resultado da ação de gotículas de água com a superfície do óleo, a
energia turbulenta na água circundante à mancha proporciona essa interação. Esse nova
fase do óleo torna-se mais persistente que o óleo original (SEBASTIAO e SOARES, 1995).
Componentes como a de parafina e asfaltenos no óleo desempenham papéis importantes
na emulsificação, após a taxa de evaporação diminuir, as quantidades desses componentes
no óleo farão com que esse evento ocorra, e estabilize-se permanecendo até meses após o
vazamento (FIEDLER, 2009).
9
O espalhamento da mancha, ou seja, a área ocupada pelo óleo após o seu vazamento, é
intenso logo após o acidente, e atinge o seu máximo em um dia. Independentemente da
ação de ventos ou correntes e marés marítimas, o produto se espalha horizontalmente,
devida a força gravitacional, e principalmente pela tensão superficial formada entre o óleo e
a água, que interferirá no movimento até que todo o óleo seja incorporado ou retirado do
ambiente (FINGAS, 2000).
A análise da evolução de hidrocarbonetos no ambiente marinho ou de costa, segundo
Alfredini (2005), é realizada em três partes: o transporte da mancha (espalhamento),
produzido pela tensão superficial, ventos, correntes; o aumento da área da mancha, e o
intemperismo sob o produto, causando seu envelhecimento e alteração nas suas
propriedades.
Com base na interação da força gravitacional e a tensão superficial, foi que Fay produziu
uma teoria que possibilita a determinação do tamanho inicial da fonte poluidora,
considerando o espalhamento divido em três fases representadas na Figura 4, cada uma
delas dominadas por duas forças. A primeira fase, dominada pelas forças gravitacional e
inercial, em seguida a propriedade de viscosidade do óleo entra em ação e balanceia a força
gravitacional, até que a pluma se torna tão extensa que sua espessura é diminuída
consideravelmente, então o domínio da movimentação concentra-se nas forças de tensão
superficial contrariada pela viscosidade (FAY, 1969 apud SOTO, 2004).
Com a inserção das variáveis: vento e correntes ou marés, o processo é acelerado e o
espalhamento do produto assumirá a direção e sofrerá ações diretas na sua forma. Maior
ainda será a influência de tais variáveis em plumas formadas por óleo leves como: a
gasolina, o diesel combustível e óleos crus que sejam leves, pois estes formarão manchas
de baixa espessura, sendo carreados mais facilmente (FINGAS, 2000).
10
Figura 4. Três fases do espalhamento do óleo na água. Fonte: SOTO, 2004.
2.2 ÓLEOS AQUAVIÁRIOS
A Associação Nacional do Petróleo – ANP traz na sua resolução n°52 de 29 de dezembro
de 2010 as definições:

Combustíveis aquaviários, aqueles que são utilizados em motores de embarcações,
tanto na propulsão, como em motores auxiliares;

Óleo diesel marítimo A (DMA) um combustível destilado médio;

Óleo diesel marítimo B (DMB) um combustível predominantemente composto de
destilados médios, podendo conter pequenas quantidades de óleos de processo do
refino;

Óleos residuais, oriundos de corrente intermediária do refino ou agregados do DMB;

Óleo combustível marítimo (COM) composto de óleo combustível e diluente na
quantidade suficiente para ajuste da viscosidade.
Os óleos diesel marítimos A e B são classificados em três categorias de acordo com a sua
viscosidade, a determinação das características dos produtos é realizada mediante o
emprego de normas Brasileiras (NBR) da Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT, de normas da American Society for Testing and Materials - ASTM, de normas do
Comité Européen de Normalisation - CEN, normas do Energy Institute - EI e de normas da
International Organization for Standardization – ISO, o resultado do emprego das normas é
exposto na Tabela 1 e os significados da propriedades desse óleo são explicadas no
Quadro 2 (ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE PETRÓLEO, 2010).
11
Tabela 1. Especificações de óleos combustíveis marítimos.
CARACTERÍSTICA
UNIDADE
LIMITE
MÉTODO
TIPO
DMA
DMB
ABNT
NBR
ASTM/IP/ISO
Aspecto
-
LII (2)
anotar
Visual
-
Cor ASTM, máx.
-
3
-
14483
ASTM D1500
Enxofre Total, máx.
% massa
14533
ASTM D2622
ASTM D4294
ASTM D5453
ISO 8754
Massa Específica a 20 ºC, máx.
kg/m³
7148
14065
ASTM D1298
ASTM D4052
ISO 3675
ISO 12185
Ponto de Fulgor, mín.
ºC
14598
ASTM D93
ISO 2719
Viscosidade a 40 ºC
mm²/s
1,5 - 6,0
máx.
11,0
10441
ASTM D445
ISO 3104
ºC
-6
0
11349
ASTM D97
ISO 3016
0
6
Ponto de Fluidez,
máx.
Tipo
inverno
Tipo verão
0,5
876,8
896,8
60,0
Índice de Cetano, mín.
-
40
35
14759
ASTM D4737
ISO 4264
Resíduo de Carbono no
resíduo dos 10 % finais de
destilação, máx.
% massa
0,25
-
15586
ASTM D4530
ISO 10370
Resíduo de Carbono, máx.
% massa
-
0,30
Cinzas, máx.
% massa
9842
ASTM D482
ISO 6245
Água, máx.
% vol.
-
0,30
14236
ASTM D95
ISO 3733
Sedimentos, máx.
% massa
-
0,10
(3)
-
ASTM D4870
ISO 10307-1
0,010
(1) Admite-se um teor máximo de 0,1 % em volume de biodiesel aos óleos diesel marítimos pelo
método ABNT NBR 15568 ou EN 14078.
(2) Límpido e isento de impurezas.
(3) A determinação desta característica é requerida quando o produto não se apresentar límpido e
isento de impurezas.
Fonte: (ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE PETRÓLEO, 2010).
12
O óleo diesel é um combustível derivado do petróleo sendo constituído basicamente por
hidrocarbonetos1, é o derivado de petróleo mais utilizado no Brasil segundo Alves, Miranda,
et al., (1998) com um consumo de 28 bilhões de litros em 1994, esse fato ocorre devido a
importância econômica desse material que propicia o transporte rodoviário brasileiro.
Produzido a partir da refinação do petróleo, o óleo diesel é formulado através da mistura de
diversos componentes como: querosene, gasóleos, nafta pesada, diesel leve, diesel pesado,
provenientes das diversas etapas de processamento do óleo bruto. Alguns compostos
presentes no diesel, além de apresentar carbono e hidrogênio, apresentam também enxofre
e nitrogênio, as proporções destes componentes no óleo diesel são aquelas que permitem
enquadrar a emissão de poluentes do produto final, gerados na queima do produto, em
níveis aceitáveis (ALVES, MIRANDA e MONTEIRO, 1998).
Quadro 2. Principais propriedades do óleo diesel.
Propriedade
Significado
Densidade
É a relação entre a massa específica do diesel a 20° C e a 4° C.
20/4° C
Viscosidade
É uma medida da resistência oferecida pelo diesel ao escoamento.
Temperatura da
É a temperatura na qual 50% do volume do produto é destilado.
destilação de 50%
do produto
É um indicativo da concentração deste elemento no óleo. O enxofre é um
elemento indesejável em qualquer combustível devido à ação corrosiva de
Teor de Enxofre
seus compostos e à formação de gases tóxicos com SO2 e SO3, que ocorre
durante a combustão do produto. Na presença de água, o trióxido de enxofre
leva à formação de ácido sulfúrico (H2SO4), que é altamente corrosivo para as
partes metálicas dos equipamentos, além de ser poluente.
Ponto de Fulgor
É a menor temperatura na qual o produto gera uma quantidade de vapores
mínimo
que se inflamam quando se dá a aplicação de uma chama, em condições
controladas.
Fonte: (ALVES, MIRANDA e MONTEIRO, 1998).
1
Hidrocarbonetos: compostos orgânicos que contém átomos de carbono e de hidrogênio.
13
2.3 MARÉS
As marés são definidas por Pond & Pickard (1978) como sendo a alternância do nível do
mar com 12,4h de intervalo. Como as propriedades da água, a sua influência também varia
de acordo com as características do local. Nas desembocaduras dos estuários as marés
oceânicas causam variação no nível da água, chegando algumas vezes até metros acima
dos próprios rios.
A onda de maré penetrando acima do estuário é modificada como um resultado da mudança
da largura e da profundidade, do aumento do atrito entre a água e o fundo, conforme o leito
se afunila e sua profundidade descresce, a amplitude da maré diminui.
Carter (1995) traz que as marés são uma larga escala de massa de água e fluxo energético,
resultando na geração de uma corrente extensa, transporte de sedimentos, desenvolvimento
de bancos de areia, diversificação da fauna e da flora além e problemas de gerenciamento
costeiro.
As marés são afetadas pelas condições astronômicas, que estão relacionadas com a subida
e descida rítmica, periódica e determinística das águas oceânicas e costeiras. Esse
movimento ocorre em resposta as variações sistemáticas das posições do sistema: Terra Lua - Sol. As marés astronômicas são importantes na navegação, correntes de marés
transportam sedimentos, organismos e poluentes, no desenvolvimento de formas de fundo,
inundações, etc. (PUGH, 1987).
Essa variação de posições entre os astros (Terra, Lua e Sol) cria ciclos nas marés, quando
a Lua permanece atrás do Sol por 50min, portanto estão alinhados, geram-se as marés de
sizígia. E uma vez a cada 14,8 dias, já quando esses elementos não estão alinhados
ocorrem as marés de quadratura. A máxima aproximação da Lua com a Terra resulta em
altas marés, assim como o máximo afastamento resulta em marés baixas (CARTER, 1995).
As marés meteorológicas são definidas por Pugh (1987) como os desvios positivos ou
negativos da maré astronômica. A previsibilidade desta variação é constantemente
modificada em maior ou menor grau por variações aleatórias de fatores climáticos como a
pressão atmosférica e o vento.
Em ambientes como estuários, lagoas e baías a condição de energia das ondas é baixa, e
por esse motivo tem-se um domínio das condições de maré. As diversas influências
(materiais advindos do escoamento terrestre, encontro com o mar aberto, características da
14
água doce, entre outros) sofridas por esses locais, especialmente nos estuários, resultam
em uma mistura de processos e de massa (CARTER, 1995).
2.4 ESTUÁRIOS
A desembocadura de um rio é uma condição morfológica específica, a qual pode ser um
bloqueio ou um caminho para todos os tipos de elementos, por isso tem se intensificado os
estudos sobre esses locais, por agirem como refúgio para muitos organismos. Além de
proverem recursos para o crescimento urbano, porém com a ocupação e o desenvolvimento
vem a degradação (CARTER, 1995).
Uma definição de estuário pode variar dependendo do ponto de vista, mas todas elas
precisam incluir as características e os processos ocorridos em cada corpo d’água (DYER,
1997). A definição mais clássica é dada por Cameron e Pritchard (1963) que o colocam
como um corpo d’água litorâneo semifechado, o qual mantém uma livre conexão com o
oceano, e nele a água do mar encontra as águas provindas do escoamento superficial do
continente, diluindo-se nelas. Carter (1995) também apresenta uma definição semelhante a
de Cameron e Pritchard, adicionando apenas que o resultado dessa interação de
componentes quimicamente e fisicamente diferentes, é a ocorrência de processos e
modelos complexos sedimentológicos e biológicos.
Porém a deficiência dessas definições é a ausência da interferência das marés nesses
processos, essa influência é importante pelas variações de marés que alteram os níveis do
mar e a entrada da cunha salina (DYER, 1997).
Na maioria das situações as origens dos estuários têm o recuo do mar como causa, os
processos básicos de formação incluem movimentos tectônicos, erosão fluvial (vales) e
movimentos glaciais (fiordes). Essas características de processos acarretam na estrutura
hidrodinâmica do estuário, por exemplo, os fiordes tendem a ter uma soleira de rochas que
torna o local profundo, e auxilia na estratificação da água, com as diferenças de salinidades
bem acentuadas. Já os vales, com um constante movimento de entrada e saída da água
marinha, acarretam em uma mistura homogênea desses dois fluxos (CARTER, 1995).
Essas características morfológicas podem ser uma das maneiras de classificar os estuários,
ou ainda através da especificação de circulação estratificação. Alfredini (2005) classifica
nesses dois parâmetros, sendo que a morfológica apresenta três categorias básicas: laguna,
estuário propriamente dito e delta, nessa ordem o domínio dos processos fluviais de aporte
sólido aumenta sobre os processos litorâneos marítimos e de marés, influindo na
15
granulometria do sedimento, de maneira que essa se afina com o domínio dos processos
fluviais.
Portanto, seguindo o pensamento de Alfredini (2005), os estuários estão presentes em
regiões onde a variação de maré é relativamente grande e o transporte de sedimentos não é
muito elevado, já nos deltas a ação das marés e ondas não é efetiva causando uma
incapacidade de dispersão de sedimentos nessas formações. E finalizando com a laguna
que é o resultado de intercâmbio entre as correntes de marés e correntes litorâneas, ligadas
ainda às características geológicas.
A outra classificação apresentada por Dyer (1997) é a quanto à estratificação, na qual
também são apresentadas três categorias, a primeira é o estuário em cunha salina
(altamente estratificado), que possui uma baixa energia de maré, uma acentuada haloclina2,
diferença bruscas entre as duas camadas, insignificante mistura vertical, e a posição da
cunha salina dependente da vazão fluvial.
A segunda categoria é o estuário parcialmente misturado (estratificado) com as
características de moderada energia de maré com correntes de maré significativas, grande
circulação de massa gerando turbulência, intensificando a mistura vertical, e presença de
água salgada na camada inferior e de água doce na superior, resultando em uma haloclina
de baixa definição (ALFREDINI, 2005).
Conforme se acompanha o comportamento das correntes provenientes do mar e das
forçantes de água doce, ao longo do rio, nota-se que o movimento da água em direção ao
continente decresce, enquanto o em direção ao mar se eleva. Este movimento sofre
variações de acordo com as marés, nas de sizígia deslocando-se mais para o continente e
nas de quadratura mais para o oceano (ALFREDINI, 2005).
A última classificação explanada é a de estuário bem misturado, o alcance das marés é
relativo com a profundidade, quando a turbulência formada do encontro da água do mar com
o fundo, é grande o suficiente para misturar a coluna d’água e torná-la homogênea. Pode
ser percebido em lagunas e estuários largos, rasos, de forma afunilada e com marés altas,
tendo ainda uma isohalina3 vertical. Com a mesma vazão de água doce um estuário pode
ser estratificado nas marés de quadratura e bem misturado em marés de sizígia (DYER,
1997).
2
Haloclina é a linha na coluna d’água que demonstra sua estratificação, no local onde o gradiente de
salinidade é máximo.
3
Isohalina é a linha da coluna d’água que possui a mesma concentração de salinidade.
16
Pereira, Spillere e Schettini (2002) caracterizaram o estuário do rio Camboriú, como
sendo raso e parcialmente misturado, ou seja, se aplicarmos as definições de Alfredini
(2005) saberemos de antemão que esse local sofre de energia moderada de marés com
correntes significativas, de considerável turbulência e mistura vertical, além de outras
especificações dessa modalidade de estuário.
2.5 MODELAGEM AMBIENTAL
A ferramenta que integra as propriedades do óleo, as forçantes ambientais, o local e
quantidade de lançamento, as características do entorno, e ainda outros parâmetros,
proporcionando assim uma visão complexa, abrangente e dinâmica do processo, é a
modelagem.
Tucci (1998) traz que a utilização dos modelos vem buscar a representação de um sistema,
em um formato de fácil acesso ou uso, com o princípio de entendê-lo e encontrar repostas
para diferentes dados de entrada.
Com a utilização da modelagem subsidia-se a tomada de decisões, os técnicos conseguem
realizar as análises de diagnóstico, englobando os custos de monitoramento e medição
integrando estações distantes; estender o conhecimento para aonde não há medição;
entender processos dinâmicos (ROSMAN, 2011).
A análise de prognóstico constitui-se em uma ferramenta determinante nos processos de
licenciamento ambiental e nas definições de estratégias de resposta, monitoramento, e
mitigação, já que a partir dela é possível criar mapeamentos de áreas de risco, determinar
destinos de contaminantes, e prever a evolução de eventos em tempo real. A interpretação
dos resultados pode gerar: Planos de Emergência Individual, Planos de Mitigação, Planos
de Controle de Emergência, Estudos de Impactos Ambientais, Planos de Gestão de Bacias
Hidrográficas, entre outros (ROSMAN, 2011).
Para obter-se sucesso no emprego da modelagem, existem questões a serem levadas em
consideração, primeiramente a construção do modelo não deve ser o objetivo do trabalho,
mas sim uma ferramenta para que esse seja atingido, outra questão é a disponibilidade de
dados, e ainda o conhecimento das potencialidades e limitações do modelo empregado
(TUCCI, 1998).
Existem diferentes naturezas de modelos, eles podem ser modelos conceituais, numéricos e
matemáticos. Segundo Christofoletti (1999) os modelos conceituais são as interpretações
teóricas dos fenômenos naturais, as quais auxiliam na compreensão, interpretação e
17
caracterização dos processos. Tucci (1998) ainda acrescenta que no momento de
concepção dos modelos conceituais existe a consideração dos processos físicos, utilizandose de funções para demonstrá-los.
A modelagem matemática é muito utilizada, a qual Von Sperling (2007) define como sendo a
tradução do modelo conceitual em esquemas matemáticos, valores numéricos dos
parâmetros (coeficientes) das equações e dados de entrada e saída. Rosman (2011) traz a
complexidade que os esquemas podem apresentar variam desde a concepção do modelo
conceitual até a transposição do mesmo em equações matemáticas, quanto maior for o
levantamento de dados de causas e efeitos, mais complexas serão as equações e
proporcionalmente o modelo.
Por sua vez a modelagem numérica é caracterizada por Leite (2004) como sendo a tradução
dos modelos matemáticos para diferentes métodos de cálculos, a maior parte desses podem
ser resolvidos através de um modelo numérico. Os modelos numéricos permitem a solução
de uma gama de problemas muito mais abrangente se comparada com as outras
modalidades.
A ferramenta de modelagem pode abranger uma gama de situações e para cada uma, é
necessita-se de modelos com especificações diferentes, o sistema aplicado possui módulos
numéricos diferentes, sendo que os utilizados neste trabalho serão: o modelo hidrodinâmico,
e o de transporte Lagrangeano (SOTO, 2004).
Quando o óleo atinge a água todos os processos de interação ocorrem ao mesmo tempo,
para garantir a variabilidade das forçantes que dependem entre si simultaneamente, os
processos deverão ser descritos por equações diferenciais, que podem ser resolvidas
através de integrações. Essa será a aplicação dos modelos, resolução dessas equações,
entrando com diferentes parâmetros ambientais para observar o caminho tomado por esse
material (SEBASTIAO e SOARES, 1995).
2.5.1
Sistema de Modelagem Aplicado
O sistema de modelagem a ser utilizado será o Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental –
SisBaHiA desenvolvido e mantido na Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica da
COPPE/UFRJ desde 1988, elaborado para ser utilizado como ferramenta na simulação da
circulação hidrodinâmica e no transporte de passivos (substâncias que não alteram a
condição a circulação hidrodinâmica), aplicado a corpos de água com superfície livre e sem
estratificação vertical significativa (SOTO, 2004).
18
Como em outros sistemas de modelagem utilizados para analisar a circulação
hidrodinâmica e a qualidade da água, o SisBaHiA utiliza como base fundamental o modelo
hidrodinâmico. A linhagem adotada pelo modelo é a Filtered in Space and Time - FIST, que
representa um sistema de corpos d’água de superfície livre composta por uma série de
modelos hidrodinâmicos, nos quais a modelagem da turbulência é baseada em técnicas de
filtragem (ROSMAN, 2011).
A discretização desse sistema de modelagem permite uma ótima representação de
contornos recortados e batimetrias complexas, encontrados em corpos de água naturais. A
discretização espacial é realizada preferencialmente por elementos finitos quadrangulares
biquadráticos, porém pode ser igualmente feita com elementos finitos triangulares
biquadráticos, sendo esse método espacial potencialmente de quarta ordem. Já na parte
temporal, a discretização é via um sistema de diferenças finitas, com erro de truncamento de
segunda ordem (ROSMAN, 2011).
A versão 3D do FIST calcula primeiramente o os valores de elevação da superfície livre
através de um modelo bidimensional integrado na vertical (2DH), em seguida ele calcula o
campo de velocidades. Esse sistema de modelagem pode simular a circulação
hidrodinâmica em diferentes cenários meteorológicos, oceanográficos, fluviais ou lacustres
(ROSMAN, 2011).
O sistema adotado apresenta os seguintes módulos de aplicação:

Modelo Hidrodinâmico;

Modelo de Transporte Euleriano;

Modelos de Qualidade da Água e Eutrofização;

Modelos de Transporte de Sedimentos e Evolução Morfológica do Fundo;

Modelo de Transporte Lagrangeano – Determinístico;

Modelo de Transporte Lagrangeano - Probabilístico;

Modelo de Campo Próximo para Emissários e Fontes Pontuais;

Modelo de Geração de Ondas;

Modelo de Propagação de Ondas;

Módulo de Análise & Previsão de Marés.
Os módulos que serão utilizados na modelagem do cenário crítico de vazamento de óleo no
estuário do rio Camboriú serão: o Modelo Hidrodinâmico e o de Transporte Lagrangeano
Determinístico.
19
2.5.2
Modelo Hidrodinâmico
A modelagem hidrodinâmica do SisBaHiA é otimizada para representação de corpos de
águas naturais com geometria complexa. Essa representação abrange a linha de costa, a
batimetria, o atrito com o substrato do fundo e os campos de vento, todas essas variáveis
ainda sob a influência de um espaço de tempo, uma área definida e da turbulência, além e
outros efeitos que podem ser inseridos como: variação de gradiente de densidade e a
evolução da morfologia do fundo (ROSMAN, 2011).
Dentro do modelo hidrodinâmico existem dois módulos de funcionamento o 3D e o 2DH, que
podem funcionar separadamente ou acoplados, o módulo do 2DH é aplicado em corpos de
água com uma estratificação insignificante na sua coluna d’água, não necessita da inserção
de gradientes de densidade, gerando simulações de campos de corrente média na vertical,
bidimensional na horizontal, já o módulo de 3D se faz útil quando se necessita saber os
perfis verticais da velocidade com gradiente de densidade constante (SOTO, 2004).
A equação governante desse módulo é baseada nos três princípios físicos fundamentais: a
conservação da massa, a conservação da quantidade de movimento e a conservação da
energia (ROSMAN, 2011).
O princípio de conservação da massa consiste na igualdade da taxa de variação da entrada
e saída da massa com relação ao tempo, sendo representada pela equação 1. A
conservação de quantidade de movimento, ou a segunda lei de Newton, dispõe que o
somatório das forças aplicadas no elemento seja igual à aceleração da massa do elemento,
está representada pela equação 2. Finalmente a conservação da energia, que nada mais é
do que a primeira lei da termodinâmica traz a transformação da energia em trabalho, onde a
taxa de transferência de calor para um sistema menos a taxa que o sistema realiza trabalho
é igual a variação de energia no sistema, como exposto na equação 3 (POTTER e
WIGGERT, 2003).
(1)
(2)
(3)
onde:
20
ρ = massa específica [kg/m³];
d = volume ocupado pela partícula [m³];
e = energia específica (considerando a energia cinética, potencial e interna) [J/kg];
W = trabalho [J];
V = velocidade [m/s].
A união desses três princípios origina a equação 4 governante do modelo hidrodinâmico, ela
é aplicada nas direções x e y, é destacada ainda a equação de continuidade do volume
simples, representada pela equação 5 (ROSMAN, 2011).
(4)
(5)
2.5.3
Modelo Euleriano
Essa modalidade simula os processos advectivo-difusivos com reações cinéticas de
escalares, que se encontram dissolvidos na coluna de água, tais como substâncias
genéricas, contaminantes, ou parâmetros de qualidade da água. Também utiliza os módulos
2DH ou 3D e tem a sua aplicação associada a simulações de qualquer tipo de reação
cinética de decaimento ou produção do contaminante, podendo ainda simular processos de
perda de massa por sedimentação, produz melhores resultados em cenários de grande
escala (ROSMAN, 2011).
Rosman (2011) ainda traz o terceiro seguimento atendido pela modelagem é a qualidade da
água e eutrofização o qual é uma derivação do modelo Euleriano, onde são inseridos 8
parâmetros sal, temperatura, OD-DBO, nutrientes, compostos de nitrogênio e de fósforo e
biomassa.
21
2.5.4
Modelo Lagrangeano
Utilizado na simulação de contaminantes que ocupam homogeneamente a coluna vertical da
água, ou que se concentram em apenas uma camada, sendo mais indicado para
representar situações de pequena escala quando comparadas com domínio hidrodinâmico
(SOTO, 2004). Essa indicação procede da utilização do campo de velocidades gerado pelo
modelo hidrodinâmico, sem estar restrito pelas possíveis limitações de escala impostas pela
discretização (ROSMAN, 2011).
Com o modelo Lagrangeano, as fontes contaminantes são representadas por um dado
número de partículas lançadas na região fonte, em intervalos de tempos regulares. As
partículas são dispostas na região fonte aleatoriamente e são carregadas pelas correntes,
computadas através do modelo hidrodinâmico, ou seja, os resultados do modelo
hidrodinâmico servem como entrada para o modelo de transporte. A posição de qualquer
partícula no instante seguinte, Pn+1, é determinada através da expansão em série de Taylor ,
conforme a equação 6 a partir da posição anterior conhecida, Pn:
(6)
onde T.A.O., são termos de alta ordem desprezados. As derivadas temporais de P são
obtidas a partir do campo de velocidades hidrodinâmico resolvível, conforme descrito a
seguir:
(7)
onde admite-se que as velocidades advectivas das partículas, V (u,v,w), e as velocidades
hidrodinâmicas obtidas do FIST3D são as mesmas. A inclusão dos termos de aceleração na
determinação da posição é opcional, mas permite o uso de intervalos de tempo
significativamente maiores, com boa acurácia. Após a determinação da nova posição de
cada partícula, um desvio aleatório, causado pelo movimento em escala não resolvível que
geram “velocidades difusivas”, pode ser incluído. A magnitude do desvio aleatório é função
das derivadas espaciais das difusividades de quantidade de movimento (ROSMAN, 2011).
2.5.5
Modelagem do óleo na água
Existem dois métodos aceitos de modelar movimento do óleo na água o Euleriano e o
Lagrangeano, o primeiro representa o movimento do óleo através de registros de
concentrações de manchas ou partículas que passam por um ponto fixo, resolve problemas
22
simples utilizado a fórmula da advecção e difusão, assumindo o um fluxo bidimensional
(SIMECEK; LEHR, 2007).
A utilização do modelo Lagrangeano permite suavizar conflitos que podem ocorrem entre as
escalas do modelo hidrodinâmico e as escalas de contaminantes, já que o espaço de
posição as partículas é contínuo e a discretização do modelo hidrodinâmico é apenas usada
no tocante da variável e velocidade, sendo indiciado para simular o transporte de plumas
que sejam pequenas em relação ao domínio do modelo hidrodinâmico, como manchas de
óleo oriundas de eventuais derrames (ROSMAN, 2011).
A partir do momento do vazamento, onde o corpo receptor entra em contato com a
substância poluidora, se iniciam os processos de transporte, dispersão, e no intemperismo,
o qual resulta no decaimento da substância na coluna d’água, que variam de acordo com as
próprias características da mesma e as condições hidrodinâmica da zona. O sistema de
transporte pode ser dividido em duas categorias a advecção e a difusão (SOTO, 2004).
A advecção move a substância através do fluxo do fluido, enquanto a difusão é dada pela
mistura da mesma por movimento aleatório do fluido. Ambos têm a tendência de minimizar
as diferenças em concentração mediante movimento de massa de regiões de alta
concentração para regiões de baixa concentração (SOTO, 2004).
2.5.6
Curva de decaimento do óleo
O modelo utilizado no decaimento do petróleo é o ADIOS2 (Automated Data Inquiry for Oil
Spills) desenvolvido pela NOAA (Nacional Oceanic and Atmospheric Administration).
O
modelo avalia a quantidade óleo remanescente, densidade, viscosidade, conteúdo de água
devido à emulsificação, óleo evaporado e benzenos (LEHR, JONES, et al., 2000).
2.6 LEGISLAÇÃO
2.6.1
Legislação Internacional
Soto (2004) traz um breve histórico sobre a legislação internacional apresentado como a
primeira normativa implantada para tratar da prevenção da poluição por óleo a ser
estabelecida pelo governo britânico em 1954 criando a Convenção Internacional OILPOL 54.
Atualmente é a International Maritime Organization - IMO, que atua no ramo a mais de 50
anos, promovendo um total de 47 convenções internacionais, protocolos e emendas sobre
Segurança da Vida Humana no Mar Proteção do Meio Marinho, Transporte de Carga,
Facilitação do Transporte Marítimo entre as quais se destacam a CLC 69, MARPOL 73/78 e
a OPRC 90.
23
A CLC 69 - Civil Liability Convention (CLC) ou Convenção sobre a Responsabilidade Civil
em Danos Causados por Poluição por Óleo teve por objetivo estabelecer o limite de
responsabilidade civil por danos a terceiros causados por derramamentos de óleo no mar,
esta Convenção está ratificada por 79 países entre eles o Brasil, excluindo-se os Estados
Unidos (IMO, 2011).
MARPOL73/78 Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por
Navios, alterada posteriormente pelo Protocolo de 1978 e por uma série de emendas a partir
de 1984, visando introduzir regras específicas para estender a prevenção da poluição do
mar às cargas perigosas ou equivalentes às dos hidrocarbonetos (IMO, 2011).
A Convenção Internacional sobre Preparo, Responsabilidade e Cooperação em Casos de
Poluição por Óleo - OPRC 90 foi estabelecida pela IMO em 30/11/1990, em função do
acidente ocorrido com o petroleiro Exxon Valdez no Alasca, em 1989. Esta normativa visa
facilitar a cooperação internacional e a assistência mútua no preparo para o atendimento
aos casos de vazamentos de óleo, além de incentivar os países a desenvolver e manter
adequada capacitação para lidar, de maneira eficaz, com as emergências decorrentes deste
tipo de poluição.
2.6.2
Legislação Nacional
No tocante da legislação brasileira, as duas principais referências são a Lei Federal n° 9.966
(2000), a qual dispõe sobre a poluição por óleo, o CONAMA na Resolução n°398 (2008) que
traz o conteúdo mínimo do plano de emergência, e a Lei Federal n°9.605 (1998) a qual
dispõe sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades
lesivas ao meio ambiente.
A Lei conhecida como Lei do Óleo n°9.966 de abril de 2000, dispõe sobre a prevenção, o
controle e a fiscalização da poluição causada por lançamento de óleo e outras substâncias
nocivas ou perigosas em águas sob jurisdição nacional entre outras, estabelecendo os
princípios básicos a serem obedecidos na movimentação de óleo e outras substâncias
nocivas ou perigosas em portos organizados, instalações portuárias, plataformas e navios
em águas sob jurisdição nacional.
No seu artigo primeiro, item IV apresenta as marinas, como sendo objeto de aplicação da
mesma, no seu artigo quinto a legislação coloca que poderá ser exigido das marinas,
instalações de recebimento e tratamento de resíduos e ao combate da poluição.
24
As principais determinações no quesito de sistemas de prevenção, controle e combate da
poluição dessa sanção são:

A elaboração de um manual de procedimento interno para o gerenciamento dos
riscos de poluição, bem como para a gestão dos diversos resíduos gerados ou
provenientes das atividades de movimentação e armazenamento de óleo e
substâncias nocivas ou perigosas, o qual deverá ser aprovado pelo órgão ambiental
competente;

Dispor de planos de emergência individuais para o combate à poluição por óleo e
substâncias nocivas ou perigosas, os quais serão submetidos à aprovação do órgão
ambiental competente;

Deverão realizar auditorias ambientais bienais, independentes, com o objetivo de
avaliar os sistemas de gestão e controle ambiental em suas unidades.
A penalização pelo descumprimento desses requisitos é apresentada no capítulo V, os
responsáveis, e que deverão responder em casos de sinistros e na fala dos requisitos
anteriormente citados, são: proprietário do navio, operador ou armador, concessionário ou a
empresa autorizada a exercer atividades pertinentes à indústria do petróleo, comandante ou
tripulante do navio, e representante da instalação portuária.
O valor da multa, que no caso dos requisitos citados é diária, está fixado como sendo o
mínimo de R$7.000,00 (sete mil reais) e o máximo de R$ 50.000.000,00 (cinquenta milhões
de reais), além de outras sanções administrativas e penais.
Visando dar subsídios para o cumprimento da Lei do Óleo, além de garantir o
estabelecimento de procedimentos que sejam aplicados na ocorrência de acidentes de
vazamento de hidrocarbonetos, e que esses procedimentos assegurem uma maior agilidade
de resposta do grupo de combate a emergência, inserindo uma adequada gestão aos
potenciais danos que as instalações portuárias, terminais, dutos e suas instalações de
apoio, oferecem ao seu entorno, o Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA
elaborou a resolução 398 de 11 de junho de 2008, a qual tem como objetivo:
“Dispõe sobre o conteúdo mínimo do Plano de Emergência
Individual para incidentes de poluição por óleo em águas sob
jurisdição
nacional,
originados
em
portos
organizados,
instalações portuárias, terminais, dutos, sondas terrestres,
plataformas e suas instalações de apoio, refinarias, estaleiros,
25
marinas, clubes náuticos e instalações similares, e orienta a
sua elaboração”.
Ao contrário da sua antiga versão, a resolução 293/2001, a normativa de 2008, incluí a
obrigatoriedade de detenção de um Plano de Emergência Individual – PEI para sondas
terrestres, refinarias, estaleiros, marinas, clubes náuticos e instalações similares. Porém
partindo da premissa que tais instalações possuem um potencial poluidor menor, o Plano de
Emergência dessas é simplificado.
O conteúdo mínimo dos planos simplificados segue os itens:
a) Identificação do responsável pelo empreendimento;
b) Identificação do empreendimento;
c) Identificação das hipóteses acidentais incluindo tipo de óleo manuseado e
estimativas de óleo vazado;
d) Procedimentos para comunicação da ocorrência;
e) Descrição das ações imediatas previstas, ou seja, dos procedimentos para ações de
resposta incluindo interrupção do derramamento; contenção e recolhimento do óleo
derramado; proteção das áreas sensíveis e da fauna; limpeza das áreas atingidas;
coleta e disposição dos resíduos gerados – com recursos próprios e de terceiros,
mediante acordo legal previamente firmado;
f)
Procedimentos para articulação institucional com os órgãos competentes;
g) Programa de treinamento de pessoal em resposta a incidentes de poluição por óleo.
O PEI deve passar pela aprovação do órgão ambiental competente na ocasião do
licenciamento ambiental, e para aqueles que já se encontram em atividade obtiveram o
prazo de dois anos após a publicação da resolução para se adequarem e elaborem o plano,
este prazo expirou em junho de 2010 (CONAMA, 2008).
No estado de Santa Catarina a Fundação do Meio Ambiente – FATMA, através da IN 33
(FATMA, 2012) apresenta as diretrizes para o licenciamento ambiental das atividades de
marinas, plataforma de pesca, atracadouros, trapiches e garagens náuticas. No item de
instrumentos técnicos define, de acordo com a área útil, quais deverão ser os estudos
apresentados para retirar uma licença ambiental, como expõe a Tabela 2.
26
Tabela 2. Relação de estudos necessários de acordo com o porte do empreendimento.
Código
Atividade
33.13.10
Marina
Porte
Área Útil
Estudo Ambiental
Pequeno
AU>=2,0 hectares
EIA
Médio
0,5 < AU < 2,0 hectares
EAS
Grande
AU <= 0,5 hectares
RAP
*EIA: Estudo de Impactos Ambientais
*EAS: Estudo Ambiental Simplificado
*RAP: Relatório Ambiental Prévio
Fonte: Adaptado da IN 33 da Fundação do Meio Ambiente de Santa Catarina – FATMA na versão de
março de 2011.
27
3 METODOLOGIA
A metodologia será dividida em quatro grupos, cada qual com suas subdivisões, que
correspondem com a ordem cronológica de execução do trabalho. Esses grupos serão a
Caracterização da Área de Estudo, a Modelagem Hidrodinâmica, Modelagem da Dispersão
do Óleo e a Determinação dos destinos mais prováveis da pluma de óleo.
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O estuário do Rio Camboriú apresenta uma importância ambiental e econômica
extremamente elevada, pois sua drenagem recebe o aporte de canais pluviais e esgotos
domésticos da cidade de Balneário Camboriú (SCHETTINI e CARVALHO, 1998).
A Bacia Hidrográfica do rio Camboriú está inserida na região hidrográfica n°7 (RH7) do Vale
do Itajaí, essa área é ocupada originalmente por duas regiões fitoecológicas: a Floresta
Ombrófila Densa e a Ombrófila Mista, as quais sofreram uma grande devastação da
madeira de alto valor econômico, para que as áreas fossem usadas em pastagens e
agricultura. Essas espécies ainda podem ser encontradas nas serras ou nas reservas
naturais (SMDU, 1997).
A classificação climática da região da bacia hidrográfica do Rio Camboriú, segundo a
metodologia proposta por Köeppen, é do tipo Cfa (clima subtropical úmido). A média de
temperatura anual na bacia é de 19,5°C, tendo os meses de janeiro e fevereiro os mais
quentes. A temperatura mais alta já registrada foi de 39,5°C e a mais baixa de -2,6°C em
julho de 1944. A precipitação média anual da Bacia Hidrográfica do rio Camboriú é de
1600,4 mm, sendo que a maior contribuição de chuva é nos meses de dezembro, janeiro e
fevereiro (URBAN, 2007).
Os parâmetros de caracterização física da bacia estão expostos na Tabela 3. O atributo
coeficiente de compacidade (Kc) indica áreas com enchentes casuais, em zonas planas ou
com declives suaves. Outra indicação é o coeficiente Fator de forma (Kf), que aponta uma
bacia alongada e não circular (URBAN, 2007).
Além desses parâmetros, outro fator é determinante no gerenciamento de bacias, e
igualmente importante nas simulações ambientais, esse fator é a vazão. No rio Camboriú
Silva & Schettini (2003) encontraram uma vazão média entre 3 e 6 m³/s, esses valores
foram determinados através de dados da Bacia Hidrográfica do rio Itajaí-Açu, pois não
haviam medições no rio Camboriú, e essas bacias apesar de diferentes no tamanho estão
sob o mesmo regime meteorológico.
28
Tabela 3. Características físicas da Bacia Hidrográfica do Rio Camboriú.
Parâmetro
Atributo
Área de drenagem (A)
199,8 km2
Perímetro da microbacia (P)
94,9 km
Coeficiente de compacidade (Kc)
1,797
Fator de forma (Kf)
0,30
Ordem da microbacia
5
Comprimento total dos cursos d’água (Lt)
643,9 km
Densidade de drenagem (Dd)
3,22 km/km2
Extensão média do escoamento superficial
(I)
0,077 km
Índice de sinuosidade do curso d’água (ls)
26,03%
Declividade média (X)
25,45%
Altitude máxima (H)
735 metros
Altitude média (Hm)
163 metros
Altitude mínima (Ho)
0 metros
Tempo de concentração (Tc)
10 horas
°
Fonte: (URBAN, 2007).
3.2 MODELAGEM HIDRODINÂMICA
3.2.1
Pré-processamento
3.2.1.1 Mapa Base
Nesta primeira etapa, obteve-se a determinação do polígono da área de estudo, através do
Google Earth®. Foi determinado um polígono que envolvesse a área de costa, outro com a
parte inferior, englobando a barra sul e o promontório sul, finalizando com a ilha das Cabras.
Em seguida foi realizada a digitalização do domínio do software Surfer®, com os polígonos
em formato de shapefile exportou-os para o ArcMap® para definir a projeção dos mesmos,
com essa definida foi possível exportá-los para o Argus® visando iniciar a confecção da
malha.
3.2.1.2 Geração da malha
Com a inserção do mapa base no Argus® foi realizada a discretização de elementos,
resultando em uma malha de elementos finitos quadráticos no Argus®. Essa confecção da
malha foi realizada seguindo as diretrizes que a tornassem mais estável, buscando
confeccionar elementos quadrangulares mais regulares. No procedimento posterior, a malha
29
será importada pelo SisBaHiA e a batimetria e a rugosidade equivalente do fundo do rio
serão interpoladas para os nós da malha de discretização.
3.2.1.3 Obtenção dos dados de entrada
Foram utilizados os dados batimétricos do INPH provenientes no trabalho de Menezes
(2008). Através de trabalhos publicados, como o de Silva e Schettini (2003), foram baseadas
as características de marés de sizígia e de quadratura.
Para o modelo de transporte, a geração da base de dados consistiu na estimativa de dados
de volume de combustível derramado, tempo de vazamento e tipo de óleo ou combustível
envolvido no derramamento. No caso do cenário crítico para integrar o PEI, foi considerada
uma colisão de duas embarcações no momento da entrada no canal, ocasionando um
vazamento de 40 m³ de óleo combustível, durante 1200 s. Isso, pois as maiores
embarcações a adentrarem o canal são de até 90 pés, ou 27,43 m (TEDESCO, 2011), e
embarcações dessa grandeza carregam aproximadamente 20 m³ de óleo combustível
(YACHTS, 2011).
Cabe também salientar, que a base de emergência (local onde ficam armazenados
equipamentos de contenção de acidentes) mais próxima do local, está em Itajaí.
Os dados referentes aos ventos foram cedidos pelo aeroporto de Navegantes (SC),
considerando que nesse local tem-se pouca interferência por altos relevos, edificações ou
outras construções e pode ser utilizado como referência. Essa fonte foi necessária vista a
falta de estações meteorológicas, com tais dados, instalada no rio Camboriú, ou mais
próxima dele.
3.2.2
Processamento de dados
Neste projeto foram gerados cenários através de diferentes combinações dos forçantes
ambientais (maré, vento e vazão fluvial) típicas de situações de verão e de inverno. Foram
consideradas marés sintéticas geradas a partir das constantes harmônicas de maior
amplitude para a região de interesse.
Para a situação de verão foram considerados maré astronômica sem vento (calmaria); maré
astronômica com vento usual da estação e vazão média de verão para o rio Camboriú. E
para a situação de inverno foi considerado maré astronômica com ventos típicos de inverno
e vazão média da estação para o rio Camboriú.
30
Para cada cenário foram simulados 30 dias de modo a englobar períodos de sizígia e de
quadratura, com o modelo tridimensional barotrópico (3D), que não considera gradientes de
densidade.
As condições de contorno são as marés astronômicas no contorno aberto, obtidas através
das constantes harmônicas para o Porto de Itajaí, e a montante no rio foi imposta a vazão
do rio Camboriú.
A série temporal de elevação do nível d’água devido à maré astronômica adotada neste
estudo corresponde a registros obtidos no Catálogo de Estações Maregráficas Brasileiras da
Fundação de Estudos do Mar – FEMAR (FEMAR, 1961) referentes à estação do Porto de
Itajaí. Dadas as constantes harmônicas, internamente o modelo hidrodinâmico computa a
maré sintética com base na equação 8:
(8)
Onde
é o nível da maré, C0 corresponde a cota de nível médio do mar em relação ao nível
de referência do modelo, e Ai, Ti e fi são, respectivamente, a amplitude, o período e a fase
de cada uma das N constantes harmônicas utilizadas (ROSMAN, 2011).
3.3 MODELAGEM DE ÓLEO
Nesta etapa, o resultado de cada cenário obtido com o modelo hidrodinâmico foi utilizado
como dado de entrada para o modelo de transporte lagrangeano. Elaborando-se assim
simulações de possíveis acidentes acontecendo ao longo de um mês característico de verão
e outro de inverno. Ao longo do período de simulação será variado aleatoriamente o horário
do acidente.
Considerando que o objetivo dessa modelagem é obter os destinos mais prováveis do óleo
no pior cenário como é requisitado pelo PEI, dentre todas as simulações realizadas foi
escolhida aquela que além de possuir as características do pior cenário na sua
determinação do volume vazado, também atingiu as áreas mais sensíveis.
A perda de massa do óleo por evaporação e outras formas foi obtida através da aplicação
do software ADIOS2.
Na caracterização da fonte de vazamento foi informado ao software as coordenadas do
centro da mancha, sua forma como sendo elíptica, a profundidade do local em que ocorreu
31
o acidente, as dimensões da fonte, e os parâmetros do lançamento que refletiam o
cenário escolhido como de pior caso. Os valores inseridos estão expostos na Figura 5.
1,86
Figura 5. Caracterização da fonte de lançamento de óleo na situação de um acidente cujas
características são do cenário de pior caso.
Nos cálculos da dimensão da região fonte (largura e comprimento) foi utilizada a Teoria do
Fay, descrita na fundamentação teórica. A equação 9 foi utilizada para o comprimento da
mancha, e equação 10 para encontrar a sua largura (FERNANDES, 2001).
(9)
(10)
onde:
L = comprimento da área inicial da mancha [m];
32
g = aceleração gravitacional [m/s²];
A = 0,5*V, onde V é o volume de óleo derramado [m³];
Vw = viscosidade cinemática da água (=1,188x10-6 m²/s)
t=
, sendo que k1 e k2 são respectivamente 0,57 e 0,725.
Nos campos de vazão do efluente relacionou-se o volume derramado (40 m³) com o tempo
de vazamento (1200 s). E na concentração do efluente multiplicou-se essa vazão pela
massa específica do óleo (ρ=876,8 Kg/m³).
3.4 DETERMINAÇÃO
DE DESTINOS MAIS PROVÁVEIS DA MANCHA DE ÓLEO E
TRECHOS DO LITORAL COM MAIOR PROBABILIDADE DE SEREM ATINGIDOS
Através do cálculo probabilístico do modelo de transporte lagrangeano foram determinados
os destinos mais prováveis da mancha. Para essas simulações foram variado os horários de
ocorrência do vazamento, inserindo-se várias fontes com as mesmas características, porém
com instantes iniciais e finais diferenciados.
Essa variação de instantes se fez necessária para caracterizar o pior cenário em harmonia
com as flutuações ocorridas nas forçantes, ou seja, as consequências de um vazamento
podem variar dependendo do horário em que ele ocorra, pois as combinações das forçantes
modificam-se durante o dia.
A geração das isolinhas de probabilidade foi realizada pelos resultados do modelo
probabilístico considerando o número de eventos como um denominador comum, cada
evento é independente e cada fonte é um evento independente. A duração de cada evento é
similar e o que varia são as condições que iniciam o evento. O tipo de cálculo escolhido foi
o: “%_N de passagem da mancha (isolinhas)” que calcula internamente quantas vezes a
mancha passa pelos pontos do domínio, registrando cada passagem.
33
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 MODELO HIDRODINÂMICO
4.1.1
Base de Dados
Como explanado na metodologia de pré-processamento, existem parâmetros iniciais que
precisam ser determinados para que estes sirvam de dados de entrada do modelo, e
também como forma de diferenciação dos cenários (Tabela 4). Primeiramente foi gerado o
mapa base (Figura 6) e a partir desse construída a malha de elementos finitos quadráticos
(Figura 9), os dados batimétricos da área também foram adicionados ao mapa base.
A primeira forçante que necessitou de tratamento de suas informações foi a batimetria. Essa
variável é representativa ao modelo no sentido de que, esse programa busca através de
uma interpolação biquadrática para valores de profundidade e rugosidade equivalente do
fundo, uma ótima precisão na representação física do leito. Com a fidelidade conseguida no
mapeamento da batimetria e contornos, bem como das tensões de atrito, diminui-se
enormemente discrepâncias entre resultados medidos e modelados.
A batimetria utilizada foi o resultado da união de dados medidos dentro da enseada e
unificados com os da carta náutica da região, para as áreas de oceano aberto. Analisando
seus valores, verificou-se que na parte sul a diferença entre os valores entre uma isolinha e
outra era na ordem de 3 a 5 metros. Essa variação de valores deu-se devido aos poucos
pontos medidos nessa área, sendo assim, ao realizar-se a interpolação desses valores,
obteve-se profundidades bastante variadas, com grande diferença. Para regularização
desses valores e diminuição do grau de diferença apresentado, foi realizado um tratamento
de tais informações por meio da função de suavização do programa, proporcionando valores
aceitáveis de batimetria, sem altas diferenças.
Ainda foi necessário estabelecer um valor mínimo de batimetria, já que a base de dados não
apresentava todas informações necessárias à modelagem. Para definição do valor mínimo
de batimetria foi utilizada a relação recomendada por Rosman (2011) no Referencial
Técnico do SisBaHIA, na qual diz que a soma das amplitudes das constantes harmônicas
(Tabela 5), mais 20% desse valor é igual a batimetria mínima. Esse valor é determinante
para o modelo, pois partindo do pré-suposto que ocorrem variações nos níveis da água,
determinadas pelas constantes harmônicas, não poderiam ocorrer situações em que o nível
da água diminuísse a uma cota abaixo da batimetria mínima, pois isso significaria a
execução do modelo hidrodinâmico sem água.
34
Tabela 4. Resumo dos cenários desenvolvidos no trabalho e suas características.
Cenários
Características das forçantes
Estação do
Ano
A
Verão
B
Verão
C
Inverno
Ventos
Calmaria
Vento Usual
de 6 m/s
Vento
Variável no
Período de
realização
Vazão
30 dias
5 m³/s
30 dias
5 m³/s
30 dias
5 m³/s
tempo
Figura 6. Mapa da batimetria da enseada de Balneário Camboriú.
Maré
Sizígia e
Quadratura
Sizígia e
Quadratura
Sizígia e
Quadratura
Batimetria
Mínima
1,85 m
1,85 m
1,85 m
35
Para encontrar os valores de vento usual de verão, necessários para o segundo cenário
modelado, utilizou-se duas rotinas aplicadas do MATLAB®, baseadas em uma análise
estatística de frequências, os modelos apresentam gráficos que indicam a direção
velocidade do vento (Figura 7 e Figura 8), e através deles sabe-se que a direção
predominante foi de Nordeste e a intensidade de vento de maior frequência está em uma
faixa de 6 a 8 m/s.
Figura 7. Gráfico de velocidade, direção e frequência de ventos de verão, medidos a 10m do
solo no Aeroporto Ministro Victor Konder, Navegantes – SC.
Figura 8. Gráfico de velocidade e direção de ventos de verão, medidos a 10m do solo no
Aeroporto Ministro Victor Konder, Navegantes – SC.
36
Estação #5 – Fronteira
aberta norte
Estação #6 – Praia
Estação #4 – Fronteira
aberta centro
Estação #3 – Fronteira
aberta sul
Estação #2 – Saída do rio
Estação #1 – Entrada do rio
Figura 9. Malha de elementos finitos utilizada nos modelos, com indicação das estações para
gravação de resultados temporais.
As demais forçantes ambientais inseridas foram: as constantes harmônicas (Tabela 5), a
vazão do curso d’água, e valores de velocidade e direção dos ventos coerentes com cada
cenário.
Tabela 5. Valores das constantes harmônicas utilizadas no modelo.
Constante
Período (s)
Amplitude (m)
Fase (rad)
K2
43082,045
0,1040
1,0470
S2
43200,00
0,3104
1,1519
M2
44714,164
0,4640
1,2043
O1
92949,629
0,2080
1,3400
Ssa
15778458,751
0.1040
1.6040
M4
22357,082
0.1140
2.0230
K1
86164.090
0.1220
2.3900
Mf
1180292.288
0.1220
2.9660
37
Para inserção do valor de vazão usou-se como referência os valores citados por Silva e
Schettini (2003), sendo a variação anual dessa entre 3 e 6 m³/s, o valor escolhido para ser
aplicado foi de 5 m³/s. Dividiu-se esse valores em vazões nodais Figura 10. Metodologia de
divisão da vazão em vazões nodais. Fonte: Figura 10, onde a integral das vazões nodais ao
longo da largura da seção é igual à vazão, ou seja, em cada nó da seção com uma largura
L, q é o vetor vazão nodal e n é o vetor normal ao eixo da seção alinhado com L. Para o
caso foram calculados 5 valores de vazões nodais, através da distribuição proporcional à
profundidade, ou seja os valores das extremidades assumem um peso de 10%, as vazões
q2 e q4 de 20% e a central de 40%, resultando nos valores de: q1 e q5 = 0,5025 m³/s.m, q2 e
q4 = 1,0050 m³/s.m, q3 = 2,0100 m³/s.m.
Figura 10. Metodologia de divisão da vazão em vazões nodais. Fonte: (ROSMAN, 2011)
4.1.2
Execução do modelo
Com os valores das forçantes levantados e com a malha e o mapa base definidos, iniciou-se
a geração de resultados modelados, buscando compreender a comportamento das massas
aquáticas da área de estudo e prover uma base hidrodinâmica para o modelo de transporte
de óleo. Os testes iniciais foram realizados com exemplos mais simples, sem a inserção de
todas as forçantes e à medida que o sistema apresentava resultados positivos, novas
variáveis eram inseridas, complexando o modelo e aproximando-o da realidade.
38
4.1.2.1 Situação de verão com maré astronômica de calmaria – Cenário A
O primeiro projeto modelado possui inseridos os valores das constantes harmônicas (Tabela
5), a vazão nodal, a batimetria, e uma situação de calmaria em relação às variáveis
meteorológicas.
O citado projeto demonstrou uma alta diferença de amplitude no nível de elevação da água
(Figura 11) entre o ponto de início e final do rio, isso porque ocorre um incremento no valor
da vazão ao longo do rio, e essa área ainda é influenciada pela variação das marés. Ao
longo de um mesmo dia ocorrem alterações em relação à velocidade da água nos pontos,
especialmente na saída do rio, como pode ser observado na Figura 12, em que em um
intervalo de 3 em 3h os vetores aumentam e diminuem, apresentando a intensidade do valor
da vazão e a sua direção. Ainda no período de 15 dias demonstram-se as marés de sizígia e
quadratura, nas de sizígia, do dia 1 ao 5 e do 10 ao 15, ocorrem os maiores valores de
velocidade, demonstrados pela escala de
cores, e a de quadratura ocorre nos dias
intermediários, 5 a 10.
Figura 11. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída do
rio, durante os 30 dias sem vento.
39
Figura 12. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade (m/s) da água na Estação #2
– Saída do rio durante os 30 dias de calmaria.
Analisando a área globalmente (Figura 13 e Figura 14) observa-se que em situações de
preamar (Figura 13) a maré consegue inverter o sentido dos vetores da velocidade da água,
até um ponto em que a vazão do rio é suficientemente forte para manter o fluxo na direção
de montante a jusante.
Já em uma ocasião de baixamar (Figura 14) os vetores de velocidade permanecem com
uma intensidade similar até encontrarem com o oceano aberto, porém na região da
desembocadura ainda percebe-se a presença da massa de água carregada pela maré, pois
os vetores diminuem, demonstrando a dificuldade da água doce em adentrar a região
dominada prioritariamente por águas oceânicas.
40
Figura 13. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 3600 s, característico de maré
de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de verão e calmaria.
Figura 14. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 36000 s, característico de maré
de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e calmaria.
41
4.1.2.2 Situação de verão com maré astronômica de vento usual – Cenário B
Nessa situação modelada foi adicionada a forçante do vento usual, porém ainda mantendo-o
uniforme no tempo e no espaço. As demais forçantes, com exceção da batimetria,
permaneceram iguais ao do cenário A.
Com a inserção do vento usual notou-se uma maior diferença na situação de preamar
(Figura 17) com relação ao primeiro modelo executado. Essa alteração se torna perpectível
pois a maioria dos vetores dentro do rio estão menores, ou seja, com menor velocidade, e
os vetores próximos da Estação #2, assim como os de fronteira aberta, estão derivados para
outra direção, que segue a direção do vento.
Através das Figura 19 e Figura 20 nota-se a nítida influência do variável vento, pois na
Figura 20 onde é representanda a movimentação da coluna d’água (módulo 2D) a direção
dos vetores é aproximadamente 220° e a intensidade é pequena. Já na outra representação,
onde os vetores são respectivos da superfície, a direção é respectiva a do vento 45°, e a
intensidade é mais maior.
Figura 15. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída do
rio, durante os 30 dias de verão com vento usual.
42
Figura 16. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade da água (m/s) na Estação #2
– Saída do rio durante os 30 dias com vento usual.
Figura 17. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 3600 s, característico de maré
de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual.
43
Figura 18. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 162000 s, característico de
maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual.
Figura 19. Vetores da superfície do modelo hidrodinâmico no módulo 3D no instante de
2592000 s, característico de maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e
vento usual.
Figura 20. Vetores do modelo hidrodinâmico no módulo 2D no instante de 2592000 s,
característico de maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de verão e vento usual.
44
4.1.2.3 Situação de inverno com maré astronômica com ventos típicos dessa estação –
Cenário C
O último cenário foi caracterizado pela forçante do vento típico da estação de inverno, e
esse ainda sendo variável no tempo e permanente no espaço, já que só se possui dados de
uma estação. As demais forçantes permaneceram iguais ao primeiro modelo.
Também nessa situação notou-se pouca diferença na situação de baixamar (Figura 24) com
relação ao primeiro e segundo modelo executado, assim como nos níveis de elevação da
água (Figura 21), seguindo os mesmos padrões já visualizados anteriormente. Já na
situação de preamar (Figura 23), o gráfico mostra um padrão mais próximo do cenário B,
com a massa de água carregada pela maré alcançando maiores alturas no rio, porém a
direção dos vetores não é a mesma, tendo uma característica de ventos provenientes do
sudoeste, o que é comum na região durante o inverno.
A baixa variação hidrodinâmica entre um cenário e outro, se dá porque a variável
diferenciadora entre eles é o vento, (calmaria, usual e típicos de inverno) e a área de estudo
sendo uma enseada resguardada por promontórios em suas duas extremidades, afeta a
influência dessa forçante, não sendo tão efetiva quanto se estivesse em mar aberto ou em
um ambiente desprovido dessa proteção.
Figura 21. Gráfico de variação da elevação do nível da água, nos pontos de entrada e saída do
rio, durante os 30 dias de ventos típicos de inverno.
45
Figura 22. Comportamento, em módulo, dos vetores de velocidade (m/s) da água na Estação #2
– Saída do rio durante os 30 dias de inverno.
Figura 23. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 1292400 s, característico de
maré de sizígia e preamar, na situação de 30 dias de ventos típicos de inverno.
46
Figura 24. Vetores do modelo hidrodinâmico para o instante de 1296000 s, característico de
maré de sizígia e baixamar, na situação de 30 dias de ventos típicos de inverno.
47
4.2 MODELO LAGRANGEANO
Como descrito na metodologia foram geradas simulações de acordo com os modelos
hidrodinâmicos executados, portanto com situações de calmaria, vento usual e vento
variável de inverno, havendo ainda, variações dos horários de ocorrência do acidente.
A primeira simulação ocorreu com a base hidrodinâmica de calmaria, com o acidente
ocorrendo às 11h do dia 22 de janeiro. A perda de massa do óleo seguiu o decaimento
demonstrado na Figura 25, tendo uma curva suave alcançando sua estabilização em
aproximadamente 16 m³ no dia 27 de janeiro. A evolução da mancha no ambiente pode ser
observada na Figura 26, percebendo-se a influência da maré sobre a mesma, já que
comparando o comportamento da mancha com os dados de variação da maré nota-se que
no instante de 3900 s a pluma de óleo está adentrando o rio, compatível com a
hidrodinâmica demonstrada na Figura 13.
A perda de massa é correspondida pelos resultados obtidos pelo modelo lagrangeano, os
quais demonstram que a maior redução do tamanho da pluma ocorre ao final do primeiro
dia, sendo que posteriormente a quantidade permanece estável e o processo de
degradação tem sua velocidade reduzida. O final dos sinais do hidrocarboneto se dá
aproximadamente em uma semana (660630 s).
Outra influência representada nas figuras é da estrutura construída na saída do rio,
chamado Molhe da Barra Sul. Essa obra deriva a mancha para a porção sul do estado,
evitando que a mesma alcance a enseada de Balneário Camboriú, gerando maiores perigos
para a região da morraria, e a praia de Laranjeiras.
Figura 25. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 22 de janeiro de 2012 às
11h.
48
Instante inicial de lançamento (30 s).
Após o final do vazamento. (1200 s)
Início da entrada da mancha no rio (1740
s).
Ponto máximo atingido pela mancha
dentro do rio (3900 s).
Instante em que a mancha deixa do rio
(6748 s).
Estado da mancha
vazamento (18000 s).
após
5h
de
Figura 26. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
calmaria na enseada de Balneário Camboriú – SC.
49
A segunda simulação ocorreu com a base hidrodinâmica de vento usual, com o acidente
ocorrendo às 15h do dia 20 de fevereiro. A perda de massa do óleo seguiu o decaimento
demonstrado na Figura 27, demonstrando uma curva mais acentuada que a do cenário
anterior.
A mais rápida dispersão do hidrocarboneto deu-se pela ação do vento, na Figura 28 estão
representadas as formas de perda de massa do óleo, sendo que a mais representativa delas
é a dispersão, simulada pela cor verde no gráfico. Ao inserir-se essa variável no sistema, ela
contribui para o espalhamento da pluma e para o aumento da distância entre uma partícula
e outra, proporcionando a essas uma maior interação com o meio, portanto com as
bactérias capazes de realizar a degradação desse material, ou dele ser adsorvido às áreas
terrestres com que entrou em contato.
Em relação à modelagem lagrangeana, o início do vazamento apresentou um
comportamento semelhante ao do modelo de sem vento, observando-se a influência da
maré enchente até o instante de 3900 s, já que a mancha permanece dentro do curso
d’água, situação que também foi verificada na modelagem hidrodinâmica.
A maior diferenciação iniciou-se próxima ao instante de 9600 s, já que ao invés da mancha
seguir em direção à morraria, como ocorrido no cenário anterior, ela deriva em direção à
enseada, o que já havia sido previsto na modelagem hidrodinâmica (Figura 19) em que
demonstra o alto domínio da direção imprimida pelo vento na superfície da água,
carregando com ele a pluma de óleo.
A massa de óleo começa a atingir o litoral aos 15600 s, e ali permanece até 37200 s (Figura
30), quando suas evidências apresentam concentrações tão pequenas que são
consideradas desprezíveis. A concentração máxima de óleo que atinge o litoral é de 3,05
kg/m³ (Figura 29), apesar de não ser uma grande quantidade de óleo, e do tempo decorrido
até a finalização ser menor que nos outros cenários, o fato das partículas terem alcançado o
litoral, e estarmos na estação de verão, dá a essa simulação uma característica mais crítica.
Um vazamento como esse ocorrido no município traria altos danos econômicos a sociedade
de Balneário Camboriú, já que além de lidar com a retirada do material da água e do litoral,
ainda causaria uma evasão de turistas na área, e um deletério na imagem do balneário.
50
Figura 27. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 20 de fevereiro de 2012 às
15h.
Figura 28. Gráfico representativo das quantidades de óleo que evaporaram (azul), dispersadas
(verde) e o restante (cinza).
51
Figura 29. Demonstrativo das variadas concentrações de óleo que compõe a mancha que
atinge o litoral de Balneário Camboriú no instante de 23100 s.
52
Instante inicial de lançamento (30 s).
Após o final do vazamento (1200 s).
Ponto máximo atingido pela mancha dentro do
rio (4500 s).
Deriva da mancha na direção sudoeste (9600
s).
Atingindo a enseada de Balneário Camboriú
(15600 s).
Chegada de toda a mancha ao litoral (23100
s).
Figura 30. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
vento usual na enseada de Balneário Camboriú – SC.
53
A terceira simulação ocorreu com a base hidrodinâmica de ventos típicos de inverno, com
o acidente ocorrendo às 17h do dia 20 de junho. O decaimento do óleo seguiu a curva da
Figura 31, sendo que essa apresentou um comportamento mais semelhante à situação de
calmaria do que a de vento usual. Essa semelhança é explicada pelo fato da intensidade
dos ventos de inverno serem na ordem de 2,5 m/s e dos de verão próximas a 6 m/s,
causando uma dispersão do material mais significativa no verão.
O comportamento da pluma pode ser observado através da Figura 32, ainda demonstrando
a influência da maré apresenta no modelo hidrodinâmico, já que a primeira movimentação
da mancha é característica da maré enchente, carregando-a para dentro do rio. Depois da
troca de sentido hidrodinâmico, a pluma é conduzida em direção do mar aberto, sofrendo
uma inclinação para Sul, onde encontra-se o Morro da Aguada, no qual a mancha se
adsorve e permanece até o instante de 16560 s (4,6 h), quando considera-se o fim dos
vestígios do vazamento.
A inserção da variável vento proporcionou uma maior dissipação do material, o que é
demonstrado pela comparação com os resultados do modelo lagrangeano de calmaria, pois
em instantes aproximados, na situação de calmaria a mancha ainda apresentava um
tamanho notório, enquanto que na situação de inverno os sinais do vazamento já haviam se
extinguido.
Figura 31. Gráfico de decaimento dos 40 m³ de óleo vazados no dia 20 de junho de 2012 às
17h.
54
Instante inicial de lançamento (30 s).
Após o final do vazamento. (1200 s)
Ponto máximo atingido
dentro do rio (3960 s).
Ponto máximo atingido pela mancha no
mar aberto (13800 s).
pela
Dissipação da mancha. (14 700 s).
mancha
Dissipação total da mancha (16560 s).
Figura 32. Demonstração da evolução da mancha de óleo lançada em uma situação de
vento usual na enseada de Balneário Camboriú – SC.
55
A Figura 33 representa os diferentes locais atingidos pela mancha nos seus diferentes
cenários, todos no mesmo instante de 13800 s. Através dessa identifica-se a influência do
vento sobre a mancha, uma vez que o óleo fica sobrenadante, e carrega a pluma junto com
ele. Na situação de calmaria (Cenário A), a pluma ocupa uma maior área, já na situação de
vento de inverno (Cenário C), essa área foi diminuída por conta da maior taxa de dissipação
do material, e no cenário de vento usual (Cenário B) a mancha se encaminha para a praia.
Figura 33. Figura comparativa indicando a posição da mancha de óleo nos três cenários no
instante de 13800 s.
56
4.3 DESTINOS MAIS PROVÁVEIS DA MANCHA
O gráfico gerado pelo modelo probabilístico (Figura 34) demonstra a área que a pluma
percorre dentro da enseada estudada, apontando os destinos mais prováveis desse
derramamento. Através dessa figura e dos resultados conseguidos a partir da modelagem
lagrangeana, constata-se que a mancha permanece na porção sul da enseada, e em todos
os cenários atinge a área de mangue dentro do rio. Em dois cenários (calmaria e inverno)
alcança o costão rochoso do Morro de Aguada, onde estão localizadas a maior parte das
estruturas do Parque Unipraias, e por fim no cenário de vento usual a pluma alcança a praia
da enseada do balneário.
Ter o conhecimento dos destinos mais prováveis da mancha é um fator determinante na
contenção de acidentes, visto que, se a equipe de combate possui um conhecimento prévio
das áreas mais sensíveis possíveis de serem atingidas, a equipe pode antecipar a proteção
a estes locais, e evitar danos maiores consequentes de um vazamento.
Figura 34. Destinos mais prováveis da mancha resultante do derramamento modelado, com
indicação dos pontos que são mais frequentemente atingidos.
57
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Além de todos os impactos causados pelo vazamento de óleo na área aquática, como:
recobrimento das penas e pelos dos animais, asfixia de peixes, morte de fito e zooplâncton
e de outros microrganismos, esse composto ainda tem a capacidade de formação de um
filme que impede trocas ambientais gasosas e a receptividade de luz, causando efeitos
deletérios nos organismos atingidos.
Foram destacadas três áreas mais expressivamente expostas aos derrames de
hidrocarbonetos simulados, sendo elas: a área de manguezal dentro do rio, a porção do mar
aberto que situa-se na parte sul da enseada, e a região da praia na Barra Sul.
A área de mangue está entre os mais produtivos ecossistemas, apresentando condições
propícias para a alimentação, proteção, e reprodução de muitas espécies animais
(SCHAEFFER, 1991), além de apresentarem os seguintes impactos associados a
derramamentos de óleo: a alteração nos padrões de textura e cores do solo, presença de
solo exposto entre as vegetações, desuniformidade na cobertura vegetal (SANTOS, CUNHA
e SCHAEFFER, 2004).
Já o alcance da mancha na porção da Barra Sul da enseada de Balneário Camboriú
causaria impactos socioeconômicos, pois os turistas que usufruem da área ficariam
impedidos de aproveitar o ambiente, e migrariam para outros locais, além da deterioração
da imagem do ponto turístico do município.
Utilizando o Manual da CETESB para comparar essas três áreas em relação às condições
impostas por cada uma delas, quando se tem que controlar e recolher o óleo vazado, temos
que a área de maior de dificuldade de recolhimento do óleo é o mangue, pelas condições de
solo altamente argiloso e úmido, e que o pisoteio no solo fará com que o material infiltre
ainda mais no solo.
Portanto, na elaboração de um plano de emergência, onde se deve determinar quais são os
locais que receberão o material de proteção primeiramente, baseando-se na sensibilidade
do local, dificuldade de acesso, e probabilidade de contaminação, a área de mangue dentro
do rio estaria em primeiro lugar, já que apresenta características críticas, para todos esses
parâmetros. Em seguida viriam as outras áreas: mar aberto sul, independente das
condições climáticas, e a praia na Barra Sul se a estação for o verão, e com um vento de
direção nordeste.
Na determinação do pior cenário, considerando todas as modelagens realizadas, com
diferentes combinações de forçantes, as características ambientais e socioeconômicas da
58
região, dois cenários mostraram-se mais críticos à região: o cenário A que não apresenta
a inserção de variável de vento, e o cenário B com um vento permanente e uniforme com
características da estação de verão.
O primeiro cenário é considerado crítico, pois a permanência dos vestígios do
derramamento na área é de aproximadamente uma semana, o que não foi verificado nos
outros cenários, já que nesses a eliminação total da mancha se dá antes de um dia. Os
danos ambientais nesse caso seriam estendidos por todo esse período, causando assim
maior mortandade de organismos, portanto um expressivo desequilíbrio ecossistêmico na
região. Impactos socioambientais ainda seriam notados como consequência desse
derramamento, pois a biota que sofreu efeitos deletérios seria carregada para a praia,
causando evasão dos turistas, pela exposição aos fortes odores, imagens desagradáveis e
impossibilidade de uso da praia.
O alcance da mancha de óleo à praia de Balneário Camboriú, no segundo cenário, causaria
um impacto socioeconômico para a sociedade local, que tem como base econômica a
atividade turística especificamente nas épocas de verão. Portanto na hipótese de poluição
da praia por hidrocarbonetos, além os prejuízos a fauna e flora, ocorreriam prejuízos para: o
município, que assistiria os potenciais consumidores deslocarem seus recursos para outras
praias; para aqueles que já haviam feito investimentos financeiros para permanecerem no
município; para os moradores do entorno e; para a iniciativa privada que nessa época do
ano focaliza seus investimentos na cidade litorânea, além de debilitar seriamente a imagem
do município como o maior ponto turístico do sul do Brasil.
Tomando como premissa que esse projeto visa o atendimento da resolução 398 de 2008 e
da Lei 9.966 de 2000, através da constituição de um Plano de Emergência Individual, o qual
tem por objetivo proteger os ecossistemas aquáticos e a costa dos impactos derivados de
derramamento de hidrocarbonetos, selecionou-se o cenário de vazamento de óleo em uma
situação de maré meteorológica de calmaria, como sendo a simulação mais crítica para um
cenário de pior caso aplicado a realidade das movimentações aquaviárias da enseada de
Balneário Camboriú.
6 BIBLIOGRAFIA
ALFREDINI, P. Obras e gestão de portos e costas: a técnica aliada ao enfoque logístico e
ambiental. São Paulo: E. Blucher, 2005. 688 p.
ALVES, A.; MIRANDA, N.; MONTEIRO, P. Diesel UFMG. Diesel UFMG, 1998. Disponivel
em: <http://www.demec.ufmg.br>. Acesso em: 26 abr. 2012.
ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE PETRÓLEO, G. N. E. B.-. Resolução n° 52. [S.l.]: [s.n.],
2010.
BARROS, S.; WASSERMAN, J.; LIMA, G. Risco Ambiental na zona costeira: uma
proposta interdisciplinar de gestão participativa para os Planos de Controle a Emergências
dos portos brasileiros. Rio de Janeiro: [s.n.], 2012.
BOMM, S. Balneário Camboriú apresentou crescimento turístico em 2011. Secretaria de
Turismo
de
Balneário
Camboriú,
09
jan.
2012.
Disponivel
em:
<http://www.secturbc.com.br/pt_index.php?s=noticias&id=1460>. Acesso em: 15 maio 2012.
BRASIL. Lei n° 9605. Brasília: [s.n.], 1998.
BRASIL. Lei n° 9.966. Brasília: [s.n.], 2000.
BRASIL, M. D. Plano de Emergência Individual da Marinha. Rio de Janeiro: Diretoria de
Portos e Costas, 2008.
CAMERON; PRITCHARD. Estuaries. New York: Jonh Wiley & Sons, v. 2, 1963.
CARTER, R. W. G. Enviromental Coastal. San Diego: Ac. Press, 1995.
CETESB. Ambientes Costeiros contaminados por óleo, procedimentos de limpeza.
São Paulo, p. 120. 2007.
CONAMA. Resolução n°398. [S.l.]: [s.n.], 2008.
DYER, K. R. Estuaries. A physical introduction. 2. ed. New York: Jonh Wiley & Sons,
1997.
FATMA. IN 33. Florianópolis: [s.n.], 2012.
FEMAR. Catálogo de Estações Maregráficas Brasileiras - Ponto: Porto de Itajaí. [S.l.]:
[s.n.], 1961.
FERNANDES, R. Modelação de derrames de hidrocarbonetos. Lisboa: Instituto Superior
Técnico, 2001.
FIEDLER, M. F. M. Simulação de derrames de óleo ao lardo da Ilha de São Francisco.
Itajaí: [s.n.], 2009.
FINGAS, M. The basics of oil spill cleanup. Canada: Lewis Publishers, 2000. 229 p.
IMO, I. M. O. List of IMO Conventions. International Maritime Organization - IMO, 2011.
Disponivel em: <http://www.imo.org/About/Conventions/ListOfConventions>. Acesso em: 25
abr. 2012.
INPH, I. D. P. H.-. Projeto de Engordamento de Praia: levantamento topohidrográfico e
análise sedimentológica em amostras superficiais de fundo coletas na praia e ao largo
do Balneário de Camboriú – SC. Rio de Janeiro: [s.n.]. 2000.
ITOPF. Techinical Information Papers. Canterbury: Impact PR & Desing Limited, 2011.
LEHR, W. et al. Revisions of the ADIOS oil spill model. Environmental Modelling &
Software, p. 191-199, 2000.
LEITE, A. E. D. B. Simulação do lançamento de esgotos domésticos em rios usando
um modelo de qualidade d'água, SisBAHIA®. 2004. 86 f. Rio de Janeiro. 2004.
MENEZES, T. Balanço de sedimentos arenosos da enseada de Balneário CamboriúSC. Porto Alegre: UFRS, 2008.
PEREIRA FILHO, J.; SPILLERE, L. C.; SCHETTINI, C. A. F. Estuário do rio Camboriú-SC:
Variação intramareal e transporte residual de nutrientes, cop e clorofila-a em
condições de quadratura e sizígia. Itajaí. 2002.
POLETTE, M. et al. GERENCIAMENTO COSTEIRO INTEGRADO E GERENCIAMENTO DE
RECURSOS HÍDRICOS: COMO COMPATIBILIZAR TAL DESAFIO. In: FILET, M.; SENA, L.
Interfaces da Gestão de Recursos Hídricos Desafios da Lei de Águas de 1997. [S.l.]:
[s.n.], 1997.
POND, S.; PICKARD, G. Introductory dynamic oceanography. Oxford: Pergamon, 1978.
POTTER, M.; WIGGERT, D. Mecânica dos Fluidos. [S.l.]: Copyright, 2003.
PUGH, D. Tides, Surges and Mean Sea Level. In: PUGH, D. A Handbook for Engineers
and Scientists. New York: John Wiley and Sons, 1987. p. 427.
ROSMAN, P. C. C. Referencial Técnico do SisBaHiA. Rio de Janeiro: Coppe –
Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2011. 241 p.
SANTOS, L. C. M.; CUNHA, L.; SCHAEFFER, Y. Impacto de Petróleo no manguezal do
rio Iriri. São Paulo: [s.n.], 2004.
SCHAEFFER, Y. Manguezais Brasileiros. São Paulo: Instituto Oceanográfico da
Universidade de São Paulo, 1991.
SCHETTINI, C. A. F.; CARVALHO, J. L. B. Hidrodinâmica e distribuição de sedimentos em
suspensão dos estuários dos rios Itapocu, Tijucas e Camboriú. FACIMAR, p. 141-156, 1998.
SEBASTIAO, P.; SOARES, C. G. Modeling the Fate of Oil Spills at Sea. Spill Science &
TechnoIogr Bdelin, v. 2, p. 121-131, 1995.
SILVA, F.; SCHETINNI. Avaliação da dinâmica lateral e dos mecanismos de transporte no
estuário do rio Camboriú. FACIMAR, Itajaí, v. 7, p. 97-108, 2003.
SMDU. Bacias hidrográficas de Santa Catarina: diagnóstico geral. Florianópolis: [s.n.],
1997.
SOTO, Y. J. M. A modelagem hidrodinâmica como apoio a tomada de decisão em caso
de derrame de óleo na parte interna do complexo estuarino de AntoninaPARANAGUÁ-PR. Curitiba: Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná, 2004.
TEDESCO, M. Instalações e Equipamentos. Marina Tedesco, 2011. Disponivel em:
<http://www.marinatedesco.com.br/instalacoes.as>. Acesso em: 30 nov. 2011.
TUCCI, C. E. M. Modelos hidrológicos. Porto Alegre: Universidade/UFRGS/ Associação
Brasileira de Recursos Hídricos, 1998.
URBAN, S. R. Caracterização Ambiental da Bacia Hidrográfica do Rio Camboriú,
Litoral Centro Norte Catarinense. Itajaí: Centro de Tecnologias da Terra e do Mar UNIVALI, 2007.
VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: Estudos e
modelagem da qualidade da água de rios. 1. ed. Belo Horizonte: Universidade Federal de
Minas Gerais, 2007.
WIECZOREK, A. Mapeamento de sensibilidade a derramamento de petróleo do parque
estadual da Ilha do Cardoso - PEIC e área de entorno. Rio Claro - SP: Universidade
Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, 2006.
YACHTS, M. MCP Yachts: Iate GFT 85. MCP Yachts, 2011. Disponivel em:
<http://www.mcpyachts.com.br/gft-85-iate.html>. Acesso em: 30 nov. 2011.
ANEXOS
I.
Gráfico de velocidade e direção dos ventos de inverno, medidos a 10m do solo no
Aeroporto Ministro Victor Konder, Navegantes – SC.