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ANDREY OLIVEIRA DE SOUZA - TESE (PPGEQ) 2016.pdf: 3632853 bytes, checksum: f5a7eefa8ec61e628514023c54aa4ebb (MD5)
Previous issue date: 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. / For many years the risk of explosion and consequent legal requirements for area classification has been a global concern. The Brazilian standard for area classification by explosive atmospheres is a faithful translation of the international standard. Many authors defends that these standard has not a scientific basis, what can causes many mistakes, because of excess or a false impression of safety. Therefore, the present work has as objective to develop a reliable alternative to area classification. For that, was developed a CFD model, by software ANSYS CFX 16.1, validated and parameterized to a great interval of sonic leak. To set random leak conditions to be simulated, it was used a statistical technique of multidimensional sampling (Latin Hipercubo), varying pressure and temperature of reservoir, orifice diameter, gas properties and leak direction relative to gravity and wind. The results show that the calculation domain should be parameterized in 8 meters length for millimeter in diameter from the source of release. The mesh must be parameterized in elements 50 along the hole diameter, while maintaining the hexahedral structure throughout the domain. Gravity proved not interfere in the extension and volume results of explosive atmosphere in sonic leaks. The deviation from ideality at reservoir conditions observed by applying the equation of Soave Redlich Kwong also not significantly influenced the extension and volume of explosive atmosphere. The analysis of simulations of random leaks conditions allowed the development of simple and practical integral equation for reliable determination of explosive atmosphere extension. Consideration of wind direction in the simulations show that the volume of the explosive atmosphere could not be directly related to its length. Finally, the relationship between the hypothetical volume of explosive atmosphere and its extension is applied as a criterion to define the risk of ignition in a proposal for a more reliable area classification, which takes into account the effects of dispersion.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/424 |
| Date | 19 April 2018 |
| Creators | SOUZA, Andrey Oliveira de. |
| Contributors | PEREIRA NETO, Antonio Tavernard., ALVES, José Jailson Nicácio., ARAÚJO , Antônio Carlos Brandão de., SILVA JUNIOR, Heleno Bispo da., LIMA , Antonio Gilson Barbosa de., VIEIRA , Fernando Fernandes. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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