Desenvolvimento e aperfeiçoamento de modelos matemáticos na previsão de liberações bifásicas em atmosferas explosivas.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: ANJOS, Deborah Almeida dos.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Materiais inflamáveis; Classificação de áreas; Liberação bifásica; Atmosfera explosiva; Gás liquefeito; Flammable materials; Area classification; Two-phase release; Explosive atmosphere; Liquefied gas; Engenharia Química
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/22935

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.