Desenvolvimento e aperfeiçoamento de modelos matemáticos na previsão de liberações bifásicas em atmosferas explosivas.
As liberações contínuas de produtos químicos inflamáveis podem resultar na formação de atmosferas explosivas em plantas de processo, podendo ocasionar incidentes de elevadas proporções. O cálculo da extensão dessas áreas de risco é, portanto, de suma importância. Para essa finalidade, atualmente, mu...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:dspace.sti.ufcg.edu.br:riufcg/22935 |
| Acceso en línea: | https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/22935 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Materiais inflamáveis Classificação de áreas Liberação bifásica Atmosfera explosiva Gás liquefeito Flammable materials Area classification Two-phase release Explosive atmosphere Liquefied gas Engenharia Química |
| Sumario: | As liberações contínuas de produtos químicos inflamáveis podem resultar na formação de atmosferas explosivas em plantas de processo, podendo ocasionar incidentes de elevadas proporções. O cálculo da extensão dessas áreas de risco é, portanto, de suma importância. Para essa finalidade, atualmente, muitas organizações fazem uso das prescrições normativas existentes, as quais empregam o uso de figuras padronizadas ou pré-definidas como método para classificação de áreas. Porém, diversos autores defendem que essa estratégia possui inúmeras incertezas podendo gerar erros e incorrendo em situações de risco. Nesse sentido, esse trabalho apresenta uma alternativa mais confiável aos modelos prescritivos. Visto que muitos acidentes envolvem liberações bifásicas de inflamáveis ou tóxicos para a atmosfera, uma metodologia sistemática, baseada em estudos anteriores, é proposta para mapear as áreas explosivas geradas nesse contexto. O método inclui o uso de modelos analíticos de origem para estimativa da quantidade de produto liberado e do comportamento do jato após a expansão. Balanços de massa, momento e energia foram utilizados para prever a dispersão do jato e das gotículas nele presentes. Os efeitos da fase vapor do componente e da interação entre gotículas e gás (ar + vapor), são contabilizados. Uma nova razão de normalização para a temperatura na linha central, baseada em conceitos pré-existentes, foi elaborada para aplicação na região bifásica. Para evitar descontinuidades nos perfis de velocidade, concentração e temperatura calculados na linha central, desenvolveu-se uma alternativa para determinação das constantes de decaimento. Utilizou-se o software Matlab® como ferramenta de simulação para análise da metodologia, validando-a com dados experimentais disponíveis na literatura para líquidos armazenados sob condição de saturação e sub-resfriamento. Os resultados mostraram que o grau de sub-resfriamento influencia na quantidade de ar arrastado para dentro da nuvem de gás. Além disso, verificou-se que quanto maior for esse grau, maior será a distância necessária para a completa evaporação das gotas. Uma correlação para o cálculo do coeficiente de arraste em situações que envolvem liberações com alto grau de sub-resfriamento, é proposta. Os perfis de temperatura obtidos apresentaram uma boa concordância aos pontos experimentais se mostrando melhores que as previsões obtidas por outros autores. Os demais resultados apresentaram o comportamento esperado para cada variável do processo. Finalmente, verificou-se a aplicabilidade do modelo a situações considerando outras substâncias inflamáveis e diferentes ângulos de inclinação. |
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