Avaliação fluidodinâmica de liberações bifásicas para classificação de áreas em atmosfera explosiva: modelagem e simulação.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: ALMEIDA, Natalya Amélia Bonfim de.
• Orientador(a): ALVES, José Jailson Nicácio.
• Banca de defesa: SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da., PEREIRA NETO, Antônio Tavernard., SOUZA, Andrey Oliveira de.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Liberações bifásicas; Fluidodinâmica computacional (CFD); Classificação de áreas perigosas; Modelagem e simulação; Two-phase releases; Computational fluid dynamics (CFD); Hazardous areas classification; Modeling and simulation; Liberaciones bifásicas; Dinámica de fluidos computacional (CFD); Clasificación de áreas peligrosas; Modelado y simulación; Libérations biphasiques; Dynamique des fluides computationnelle (CFD); Classification des zones dangereuses; Modélisation et simulation
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Química.
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/28992

Os cenários gerados por liberações bifásicas de substâncias inflamáveis são apontados como um dos cenários mais perigosos tendo em vista as extensões e volumes elevados formados pelas nuvens de gás por vezes densas. A atenção dada a esses cenários é de grande relevância para as indústrias que lidam com o transporte e armazenamento de substâncias inflamáveis, sendo cada equipamento envolvido no processo uma possível fonte de ignição na iminência de formar uma atmosfera de gás explosivo. A aplicação da metodologia de classificação de área é uma medida necessária às indústrias a fim de mitigar ou reduzir as liberações perigosas prováveis de formar uma atmosfera explosiva, proporcionando segurança ao processo. A norma internacional IEC 60079-10-1 é uma das normas regulamentadoras da classificação de áreas de atmosferas de gás explosivo, e recomenda a aplicação da técnica de CFD para a classificação de área e avaliação de cenários complexos, além de servir de base de geração dos gráficos utilizados na norma. É de importância para a classificação de área e, consequentemente, para as indústrias, aprofundar a compreensão dos cenários de emissões fugitivas bifásicas, bem como entender a influência dos parâmetros que interferem nas etapas de liberação. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo investigar e compreender, por meio de simulações de CFD, os cenários de liberações fugitivas bifásicas de gás propano liquefeito sob pressão visando a contribuição nos estudos de classificação de áreas e sua aplicação. Para isso, foram analisadas duas condições de fluxo que resultam em liberações bifásicas: o fluxo em equilíbrio termodinâmico e o fluxo em não-equilíbrio termodinâmico, simuladas em ambiente aberto. Uma análise de sensibilidade foi realizada para cada condição de fluxo mediante a variação da pressão de armazenamento, do diâmetro de orifício, da velocidade do vento e da altura da fonte de liberação com relação ao solo. Como resultado foram obtidos valores de extensão e volume da pluma formada em cada caso, avaliados nas concentrações de interesse em torno do LEL da substância. A partir dos perfis traçados de extensão e volume de pluma, notou-se que a pressão é o parâmetro de menor influência sob a extensão e volume da pluma. Já a variação da altura implicou em um aumento de 99.8% na extensão da pluma quando comparado com a condição de jato livre. Foi percebido um comportamento não-monotônico no perfil de extensão e volume com a variação da velocidade do vento a favor e contra fluxo de liberação, onde em alguns casos um espalhamento lateral da pluma ocorreu com o maior alcance detectado não no plano de simetria, mas ao longo do domínio. Na maioria dos casos a classificação foi do tipo Zona 2 tendo em vista o grau de liberação secundário considerado. Os resultados de extensão utilizando a norma IEC 60079-10-1 foram, em sua maioria, maiores do que os obtidos em CFD, correspondendo numa média geral a 1.6 vezes a extensão em CFD nos casos do fluxo em equilíbrio, e 1.9 vezes para o fluxo em não equilíbrio.