Estudo e inovação de classificação de áreas em atmosfera explosiva via fluidodinâmica computacional. - SOUZA, Andrey Oliveira de. (2016)
Há muitos anos o risco de explosão e consequentes requisitos legais para classificação de áreas tem sido uma preocupação mundial. A norma brasileira para classificação de área de atmosfera explosiva é uma tradução fiel da norma internacional (IEC 60079-10-1). Diversos autores defendem que os critérios aplicados por esta norma não tem base científica, podendo levar a erros por excesso, ou mesmo a uma falsa impressão de segurança. Portanto, o presente trabalho teve por objetivo desenvolver uma alternativa confiável para classificação de área. Para tanto, foi desenvolvido modelo CFD, através do software ANSYS CFX 16.1, validado e parametrizado para ter aplicação possível em ampla faixa de condições de vazamento sônico. Para definir condições de vazamento aleatórias a serem simuladas, utilizou-se a técnica estatística de amostragem multidimensional do Latin Hipercubo, variando-se pressão e temperatura do reservatório, diâmetro do orifício, propriedades dos gases e direção do vazamento em relação à gravidade e vento. Os resultados mostram que o domínio de cálculo deve ser parametrizado em 8 metros de comprimento para cada milímetro de diâmetro da fonte de liberação. A malha deve ser parametrizada com 50 elementos ao longo do diâmetro do orifício, mantendo-se a estrutura hexaédrica em todo o domínio. A gravidade mostrou-se não interferir nos resultados de extensão e volume de atmosfera explosiva em vazamentos sônicos. O desvio de idealidade nas condições do reservatório, previsto pela aplicação da equação de Soave Redlich Kwong, também não influenciou significantemente a previsão de extensão e volume de atmosfera explosiva. A análise das simulações de condições de vazamentos aleatórias permitiu o desenvolvimento de equação integral simples e prática para determinação confiável de extensão de atmosfera explosiva. A consideração da direção do vento nas simulações demonstra que o volume da atmosfera explosiva não estar diretamente relacionado à sua extensão. Por fim, a relação entre o volume hipotético da atmosfera explosiva e seu alcance é aplicada como critério para definir risco de ignição em uma proposta de classificação de área mais confiável, que leve em consideração os efeitos de dispersão.