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

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dc.creator.ID BONFIM, N. A. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/1904106656272588 pt_BR
dc.contributor.advisor1 ALVES, José Jailson Nicácio.
dc.contributor.advisor1ID ALVES, J. J. N. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/7986759552135066 pt_BR
dc.contributor.referee1 SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da.
dc.contributor.referee2 PEREIRA NETO, Antônio Tavernard.
dc.contributor.referee3 SOUZA, Andrey Oliveira de.
dc.description.resumo 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. 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 Avaliação fluidodinâmica de liberações bifásicas para classificação de áreas em atmosfera explosiva: modelagem e simulação. pt_BR
dc.date.issued 2022-08-08
dc.description.abstract The scenarios generated by two-phase releases of flammable substances are pointed out as one of the most dangerous scenarios given the extent and high volumes formed by the sometimes dense gas clouds. The attention given to these scenarios is of great relevance for industries that deal with the transport and storage of flammable substances, with each piece of equipment involved in the process being a possible ignition source on the verge of forming an explosive gas atmosphere. The application of area classification methodology is a necessary measure for industries to mitigate or reduce hazardous releases likely to form an explosive atmosphere, providing process safety. The international standard IEC 60079-10-1 is one of the regulatory standards for the classification of areas of explosive gas atmospheres and recommends the application of the CFD technique for area classification and evaluation of complex scenarios, in addition to serving as a basis for the graphics generation presented in the standard. It is important for area classification and, consequently, for industries, to deepen the understanding of two-phase fugitive emissions scenarios, as well as to understand the influence of parameters that interfere in the release steps. In this sense, the present work aims to investigate and understand, through CFD simulations, the scenarios of two-phase fugitive releases of liquefied propane gas under pressure, aiming to contribute to the area classification studies and application. For this, two flow conditions that result in two-phase releases were analyzed: the flow in thermodynamic equilibrium and the flow in nonthermodynamic equilibrium, simulated in an open environment. A sensitivity analysis was performed for each flow condition by varying the storage pressure, orifice diameter, wind speed, and the height of the release source relative to the ground. As a result, values of extent and volume of the plume formed in each case were obtained and evaluated at the concentrations of interest around the substance LEL. From the profiles traced of plume extension and volume, it was noticed that the pressure is the parameter with the least influence on the plume extent and volume. Since with the height variation, there was an increase of 99.8% in the extent when compared to the free jet condition. A non monotonic behavior in the extent and volume profile was noticed with the variation of the wind speed in favor and against the release flow, where in some cases a lateral scattering of the plume occurred with the greatest reach detected not in the symmetry plane, but along the domain. In most cases, the classification was Zone 2 type, considering the secondary release degree used. The extent results using the IEC 60079-10-1 standard were, in most cases, higher than those obtained in CFD, corresponding to a general average of 1.6 times the CFD extent for equilibrium flow cases, and 1.9 times for nonequilibrium flow. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28992
dc.date.accessioned 2023-03-07T19:08:36Z
dc.date.available 2023-03-07
dc.date.available 2023-03-07T19:08:36Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Liberações bifásicas pt_BR
dc.subject Fluidodinâmica computacional (CFD) pt_BR
dc.subject Classificação de áreas perigosas pt_BR
dc.subject Modelagem e simulação pt_BR
dc.subject Two-phase releases pt_BR
dc.subject Computational fluid dynamics (CFD) pt_BR
dc.subject Hazardous areas classification pt_BR
dc.subject Modeling and simulation pt_BR
dc.subject Liberaciones bifásicas pt_BR
dc.subject Dinámica de fluidos computacional (CFD) pt_BR
dc.subject Clasificación de áreas peligrosas pt_BR
dc.subject Modelado y simulación pt_BR
dc.subject Libérations biphasiques pt_BR
dc.subject Dynamique des fluides computationnelle (CFD) pt_BR
dc.subject Classification des zones dangereuses pt_BR
dc.subject Modélisation et simulation pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator ALMEIDA, Natalya Amélia Bonfim de.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Fluid dynamic evaluation of biphasic releases for classifying areas in explosive atmospheres: modeling and simulation. pt_BR
dc.description.sponsorship CNPq pt_BR
dc.identifier.citation ALMEIDA, N. Avaliação fluidodinâmica de liberações bifásicas para classificação de áreas em atmosfera explosiva: modelagem e simulação. 2022. 142 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, 2022. pt_BR


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