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Desenvolvimento e avaliação de metamodelos para cálculo de extensão de atmosfera explosiva em áreas classificadas.

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dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/5872166081552556 pt_BR
dc.contributor.advisor1 ALVES, José Jailson Nicácio.
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/7986759552135066 pt_BR
dc.contributor.referee1 PEREIRA NETO, Antônio Tavernard.
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/5201054610951483 pt_BR
dc.contributor.referee2 OLIVEIRA, Talles Caio Linhares de.
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/0098804855877955 pt_BR
dc.contributor.referee3 SOUZA, Andrey Oliveira de.
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/4289620474946265 pt_BR
dc.description.resumo Predições de extensões perigosas que asseguram a segurança de um processo enquanto evitam superestimação tem sido um enorme desafio dentro de classificação de áreas de risco. Cenários específicos de liberação podem ser considerados para construir metamodelos capazes de prever rápida e precisamente extensões perigosas. Dessa forma, este trabalho tem por objetivo propor um modelo para cálculo de extensão perigosa em atmosferas inflamáveis a partir da construção e validação de diferentes metamodelos. Considerando vazamentos de gás em ambiente aberto e sem obstruções, variandose os fatores pressão e t emperatura no reservatório, diâmetro de orifício, massa mo lar, velocidade do v ento e limite in ferior d e in flamabilidade. D iferentes técnicas f oram utilizadas p ara obtenção d os metamodelos como regressão l inear simples, modelagem Kriging, e um modelo de interpolação baseado em média harmônica ponderada. Todos os m odelos foram c onstruídos c om d ados obt idos a pa rtir d e s imulações ut ilizando fluidodinâmica c omputacional (CFD). O modelo d e r egressão simples foi combinado a um modelo de decaimento de velocidade axial através de um algoritmo com o objetivo de reduzir erros de predição devido ao efeito não monotônico do vento. O algoritmo sugerido, chamado de modelo empírico modificado, calculou valores de extensão perigosa com a maior precisão dentre todos os modelos, com um coeficiente de determinação (R2) igual a 0,9842 e uma raiz do erro quadrado médio (RMSE) de 0,0151, para um conjunto de 600 casos de vazamentos de gases ge néricos. O m odelo e mpírico m odificado f oi também va lidado para 60 caso s d e vazamento de hidrogênio, resultando em um R2 de 0,9829 e um RMSE de 0,0680. Um estudo de caso contendo diferentes cenários de liberação foi realizado, comparando o modelo empírico modificado a modelos analíticos presentes na literatura e com a norma IEC 60079101 (2020). O m odelo empírico m odificado a presentou os melhores r esultados qu ando c omparado a os demais modelos, refletindo por sua vez evidência suficiente acerca de sua capacidade precisa de prever extensões perigosas. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Ciências e Tecnologia - CCT pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Química pt_BR
dc.title Desenvolvimento e avaliação de metamodelos para cálculo de extensão de atmosfera explosiva em áreas classificadas. pt_BR
dc.date.issued 2021-11-16
dc.description.abstract Hazardous extent predictions that ensure process safety while avoiding overprediction has been an enormous challenge for hazardous area classification. Specific scenarios can be addressed to build metamodels capable of predict rapidly and accurately hazardous extent. Therefore, this work aims t o propose a model to predict h azardous e xtent in fla mmable a tmospheres b y metamodeling construction and validation. Considering gas leakages in an open environment and without obstructions, varying the factors storage pressure and temperature, orifice diameter, molar mass, wind velocity and lower explosive limit. Different techniques were used to obtain the metamodel, a s s imple l inear r egression, K riging mo delling, a nd a n interpolation mo del based on w eighted harmonic mean. Every metamodel was built by u sing data obtained from Computational F luid D ynamics (CFD) s imulation. T he s imple linear regression model w as coupled with an axial decay velocity model using an algorithm to avoid the prediction errors due to the nonmonotonic wind effects. The suggested algorithm, called by modified empirical model, calculated the hazardous extent value with a coefficient of determination (R2) equals to 0,9842 and a Root Mean Square Error (RMSE) of 0,0151 for a dataset of 600 cases of generic gases release. The proposed model was also validated for 60 cases of hydrogen release, giving a R2 equal to 0,9829 a nd a RMSE of 0,0680. A c ase o f s tudy c onsidering different r elease scenarios was done, comparing the modified empirical model against analytical models and with the IEC 60079101 (2020). The modified empirical model showed the best results when compared with the other models, reflecting enough evidence to support the model accuracy in predict hazardous extent. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/22613
dc.date.accessioned 2021-12-18T18:53:01Z
dc.date.available 2021-12-18
dc.date.available 2021-12-18T18:53:01Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Classificação de área de risco pt_BR
dc.subject Liberações fugitivas pt_BR
dc.subject CFD pt_BR
dc.subject Metamodelagem pt_BR
dc.subject Hazardous area classification pt_BR
dc.subject Fugitive releases pt_BR
dc.subject Metamodeling pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator NASCIMENTO, Claudemi Alves.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.description.sponsorship Capes pt_BR
dc.identifier.citation NASCIMENTO, Claudemi Alves. Desenvolvimento e avaliação de metamodelos para cálculo de extensão de atmosfera explosiva em áreas classificadas. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021. pt_BR


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